Электромагнитный импульс ядерного взрыва кратко
Обновлено: 02.07.2024
12. Электромагнитный импульс ядерного взрывах, физическая сущность, поражающее действие, способ защиты.
ЭМИ наземного ядерного взрыва характеризуется амплитудой напряженности поля и формой импульса изменения поля с течением времени. Форма импульса показана на рис. 11, где на оси ординат дано отношение напряженности электрического поля для определенного времени после взрыва к максимальному импульсу, на оси абсцисс — время, прошедшее после взрыва. Это одиночный однополярный импульс с очень крутым передним фронтом, длительность которого определяется длительностью мгновенного гамма импульса и составляет несколько сотых долей микросекунды, и спадающий подобно импульсу от молниевого разряда по экспоненциальному закону в течение нескольких десятков миллисекунд. Диапазон частот ЭМИ до 100 Мгц, но в основном его энергия распределена около средней частоты (10—15 кгц).
Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, его поражающее действие — несколько километров от центра (эпицентра) взрыва крупного калибра. Так, при наземном взрыве мощностью 1 Мт вертикальная составляющая электрического поля ЭМИ на расстоянии 4 км — 3 кВ/м, на расстоянии 3 км — 6 кВ/м и 2 км — 13 кВ/м.
ЭМИ непосредственного действия на человека не оказывает. Приемники энергии ЭМИ — проводящие электрический ток тела:
все воздушные и подземные линии связи, линии управления, сигнализации, электропередачи, металлические мачты и опоры, воздушные и подземные антенные устройства, наземные и подземные трубопроводы, металлические крыши и другие конструкции, изготовленные из металла. В момент взрыва в них На доли секунды возникает импульс электрического тока и появляется разность потенциала относительно земли. Под действием этих напряжений может происходить: пробой изоляции кабелей, повреждение входных элементов аппаратуры, подключенной к антеннам, воздушным и подземным линиям (пробой трансформаторов связи, выход из строя разрядников, предохранителей, порча полупроводниковых приборов и т. д.), а также выгорание плавких вставок, включенных в линии для защиты аппаратуры. Высокие электрические потенциалы относительно земли, возникающие на экранах, жилах кабелей, антенно-фидерных линиях и проводных линиях связи могут представлять опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру.
Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры необорудованной специальной защитой, даже если она находится в особо прочных сооружениях, способных выдерживать большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва. ЭМИ для такой аппаратуры является главным поражающим фактором.
Линии электропередач и их оборудование, рассчитанные на напряжение десятков — сотен киловольт, являются устойчивыми к воздействию электромагнитного импульса.
Необходимо также учитывать одновременность воздействия импульса мгновенного гамма-излучения и ЭМИ: под действием первого — увеличивается проводимость материалов, а под действием второго — наводятся дополнительные электрические токи. Кроме того, следует учитывать их одновременное воздействие на все системы, находящиеся в районе взрыва.
На кабельных и воздушных линиях, попавших в зону мощных импульсов электромагнитного излучения, возникают (наводятся) высокие электрические напряжения. Наведенное напряжение может вызывать повреждения входных цепей аппаратуры на довольно удаленных участках этих линий.
В зависимости от характера воздействия ЭМИ на линии связи и подключенную к ним аппаратуру могут быть рекомендованы следующие способы защиты:
применение двухпроводных симметричных линий связи, хорошо изолированных между собой и от земли; исключение применения однопроводных наружных линий связи; экранирование подземных кабелей медной, алюминиевой, свинцовой оболочкой; электромагнитное экранирование блоков и узлов аппаратуры; использование различного рода защитных входных устройств и грозозащитных средств.
13. Понятие химического оружия, отравляющие вещества, токсичность. Сравнительная характеристика отравляющих веществ по токсичности. Понятие токсическая доза.
Основа химического оружия — отравляющие вещества (0В), представляющие собой ядовитые (токсичные) соединения, применяемые для снаряжения химических боеприпасов. Они предназначаются для поражения незащищенных людей, животных и способны заражать воздух, продовольствие, корма, воду, местность и предметы, расположенные на ней.
Основные пути проникновения 0В: через дыхательный аппарат (ингаляция), кожные покровы, желудочно-кишечный тракт и кровяной поток при ранениях зараженными осколками или специальными поражающими элементами химических боеприпасов. Критерии боевой эффективности 0В: токсичность, быстродействие (время от момента контакта с 0В до проявления эффекта), стойкость.
Токсичность отравляющих веществ — это способность 0В вызывать поражения при попадании в организм в определенных дозах. В качестве количественной характеристики поражающего действия 0В и других токсичных для человека и животных соединений используют понятие токсическая доза. При ингаляции ток-содоза равна произведению концентрации 0В в воздухе на время воздействия в минутах (мг-мин/л); при проникновении 0В через кожу, желудочно-кишечный тракт и кровяной поток токсодоза измеряется количеством 0В на килограмм живой массы (мг/кг).
Внезапность является непременным условием применения химического оружия. По мнению зарубежных специалистов, летательные дозы 0В должны поступить в организм человека в течение нескольких секунд, т. е. до применения им средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожи. В зависимости от дозы 0В поражение может развиваться в виде молниеносной формы с летальным исходом в течение первых секунд или минут или в форме тяжелого прогрессирующего паталогического процесса.
14. Классификация отравляющих веществ: токсическая, тактическая, по стойкости. Признаки поражения, индикация, дегазация, меры первой помощи при поражении отравляющими веществами.
Поражение отравляющими веществами. Характер и степень поражения людей и животных зависят от вида 0В (СДЯВ) и токсической дозы.
Отравляющие вещества нервно-паралитического действия—группа летальных 0В, представляющих собой высокотоксичные фосфорсодержащие 0В (зарин, зоман, Ви-Икс). Зарин — бесцветная прозрачная жидкость со слабым фруктовым запахом, плотность 1,09 г/см 3 , температура кипения 147 °С, температура затвердения от —30 до —50 °С, хорошо растворяется в воде. Зоман — бесцветная жидкость со слабым запахом камфоры, плотность 1,01 г/см 3 , температура кипения 185—187°С, температура затвердения от —30 до —80 °С, в воде растворяется плохо. Ви-Икс—бесцветная жидкость, без запаха, плотность 1,07 г/см 3 ;
часть Ви-Икс — до 5 % — растворяется в воде. Жидкое Ви-Икс имеет вязкость моторного масла, температуру кипения 237 "С, малую летучесть, затвердевает примерно при —50 "С. Все фосфорсодержащие вещества хорошо растворяются в органических растворителях и жирах, легко проникают через неповрежденную кожу. Действуют в капельно-жидком и аэрозольном (пары, туман) состоянии. Попадая в организм, фосфорсодержащие 0В ингнбиру-ют (угнетают) ферменты, регулирующие передачу нервных импульсов в системах дыхательного центра, кровообращения, сердечной деятельности и др. Отравление развивается быстро. При малых токсических дозах (легкие поражения) происходит сужение зрачков глаз (миоз), слюнотечение, боли за грудиной, затрудненное дыхание. При тяжелых поражениях сразу же наступает затрудненное дыхание, обильное потоотделение, спазмы в желудке, непроизвольное отделение мочи, иногда рвота, появление судорог и паралич дыхания.
Отравляющие вещества общеядовитого действия — группа быстродействующих летучих 0В (синильная кислота, хлорциан, окись углерода, мышьяковистый и фосфористый водород), поражающих кровь и нервную систему. Наиболее токсичные — синильная кислота и хлорциан.
Синильная кислота — бесцветная летучая жидкость с запахом горького миндаля, температура кипения 26 °С, замерзания — минус 14 °С, плотность 0,7 г/см 3 , хорошо растворяется в воде и органических растворителях. Хлорциан — бесцветная, тяжелая, летучая жидкость, температура кипения 19 °С, замерзания — минус 6 °С, плотность 1,2 г/см 3 , в воде растворяется плохо, в органических растворителях — хорошо. При тяжелом отравлении 0В общеядовитого действия наблюдается металлический привкус во рту, стеснение в груди, чувство сильного страха, тяжелая одышка, судороги, паралич дыхательного центра.
Отравляющие вещества удушающего действия, при вдыхании которых поражаются верхние дыхательные пути и легочные ткани. Основные представители: фосген и дифосген. Фосген — бесцветная жидкость, температура кипения 8,2 °С, температура замерзания — минус 118 °С, плотность 1,42 г/см 3 . В обычных условиях он представляет собой газ, в 3,5 раза тяжелее воздуха. Дифосген — бесцветная маслянистая жидкость с запахом прелого сена, температура кипения 128 °С, замерзания — минус 57 °С, плотность 1,6 г/см 3 .
При вдыхании фосгена чувствуется запах прелого сена и неприятный сладковатый привкус во рту, ощущается жжение в горле, кашель, стеснение в груди. По выходе из зараженной атмосферы эти признаки пропадают. Через 4—6 ч состояние пораженного резко ухудшается. Появляется кашель с обильным выделением пенистой жидкости, дыхание становится затруднительным.
Отравляющие вещества кожно-нарывно-го действия — иприт и азотистый иприт. Химически чистый иприт — маслянистая бесцветная жидкость, технический — маслянистая жидкость желто-бурого или буро-черного цвета с запахом горчицы или чеснока, тяжелее воды в 1,3 раза, температура кипения 217°С; химически чистый иприт затвердевает при температуре около 14 °С, а технический — при 8 °С, в воде растворяется плохо, в жирах и органических растворителях — хорошо. Действует иприт в капельно-жидком, аэрозольном и парообразном состоянии.
Иприт легко проникает через кожу и слизистые оболочки; попадая в кровь и лимфу, разносится по всему организму, вызывая общее отравление человека или животного. При попадании капель иприта на кожные покровы признаки поражения обнаруживаются через 4—6 ч. В легких случаях появляется покраснение кожи с последующим развитием отека и ощущением зуда. При более тяжелых поражениях кожи образуются пузыри, которые через 2—3 дня лопаются и образуют язвы. При отсутствии инфекции пораженный участок заживает через 10—20 суток. Возможно поражение кожных покровов парами иприта, но белее слабое, чем каплями.
Пары иприта вызывают поражение глаз и органов дыхания. При поражении глаз отмечается ощущение засоренности глаз, зуд, воспаление конъюнктивы, омертвение роговой оболочки, образование язв. Через 4—6 ч после вдыхания паров иприта ощущается сухость и першение в горле, резкий болезненный кашель, затем появляются охриплость и потеря голоса, воспаление бронхов и легких.
Отравляющие вещества раздражающего действия—группа 0В, воздействующих на слизистые оболочки глаз (лакриматоры, например хлорацетофенон) и верхние дыхательные пути (стерниты, например адамсит). Наибольшей эффективностью обладают 0В комбинированного раздражающего действия типа Си-Эс и Си-Эр, которые состоят на вооружении армий империалистических государств.
Стойкие 0В — группа высококипящих 0В, сохраняющих свое поражающее действие от нескольких, часов до нескольких дней и даже недель после применения. Стойкие отравляющие вещества (СОВ) медленно испаряются, устойчивы к действию воздуха и влаги. Основные представители — Ви-Икс (Ви-газы), зоман, иприт.
Нестойкие 0В — группа низкокипящих 0В, заражающих воздух на относительно непродолжительный период (от нескольких минут до 1—2 ч). Типичные представители НОВ — фосген, синильная кислота, хлорциан.
Признаки применения. В химических боеприпасах 0В находятся в жидком и твердом виде. В момент боевого применения 0В распыляются в виде капель, паров (газов) или аэрозолей (в виде тумана, дыма). При разрыве снарядов, мин, бомб, ракет, начиненных 0В или их компонентами, издается более слабый и глухой звук по сравнению со звуком при взрыве боеприпасов, начиненных только взрывчатым веществом. В месте взрыва боеприпасов, снаряженных боевыми отравляющими веществами образуется белое или слегка окрашенное облако дыма, тумана или пара. От разорвавшегося боеприпаса остаются крупные осколки. В случае применения 0В с помощью выливных устройств вслед за самолетом (или прибором, сброшенным с самолета) появляется быстро рассеивающаяся темная полоса, оседающая на землю. На поверхности земли, растений, построек 0В оседают в виде маслянистых капель, пятен -или подтеков. На поверхности воды капельно-жидкий иприт образует маслянистые радужные пленки, а в снегу — углубления разного размера и глубины, что зависит от величины капель. Зеленая трава от воздействия некоторых 0В изменяет свою окраску, листья желтеют и буреют, а затем гибнут.
Люди и животные могут получать поражения при воздействии на них сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), поступающих во внешнюю среду при разрушении мест их хранения или в ре-' зультате аварий на предприятиях, производящих или применяющих такие вещества.
Сильнодействующие ядовитые вещества — это химические вещества, предназначенные для применения в народнохозяйственных целях, которые при выливе или выбросе способны вызвать массовые поражения людей, животных и растений. Основными представителями СДЯВ являются хлор, -цианистый водород, аммиак, сернистый ангидрид, сероводород. Они, как правило, хранятся в герметичных емкостях в сжиженном виде под давлением собственных паров (6—12 атм) и подаются по трубопроводам в технологические цеха.
В результате распространения на местности 0В или СДЯВ образуются зоны химического заражения и очаги химического поражения.
Электромагнитным импульсом (ЭМИ) называются кратковременные мощные электрические и магнитные поля, возникающие при наземных и воздушных ядерных взрывах.
При наземном или низком воздушном взрыве (рис.1.17) гамма-кванты (1), испускаемые из зоны протекания ядерных реакций, выбивают из атомов воздуха быстрые электроны (5), которые летят в направлении движения гамма-квантов со скоростью, близкой к скорости света, а положительные ионы (остатки атомов) (2) остаются на месте. В результате такого разделения электрических зарядов в пространстве образуются элементарные и результирую-
щие электрические (4) и магнитные (3) поля ЭМИ.
Рис. 1.17. Схема возникновения электромагнитного импульса при наземном ядерном взрыве
а) образование элементарных электрических и магнитных полей; б) образование пространственных зарядов
При наземном и низком воздушном взрывах поражающее действие ЭМИ наблюдается на расстоянии нескольких километров от центра взрыва.
При высотном ядерном взрыве (Н > 10км) могут возникать поля ЭМИ в зоне взрыва и на высотах 20-40км от поверхности земли (рис.1.18).
Рис. 1.18. Схема образования полей ЭМИ при высотном ядерном взрыве
Испускаемое из зоны взрыва гамма-излучение в направлении поверхности земли начинает поглощаться в более плотных слоях атмосферы на высотах 20-40км, выбивая из атомов воздуха быстрые электроны. В результате разделения и перемещения положительных и отрицательных зарядов в этой области и в зоне взрыва возникает электромагнитное излучение, которое достигает поверхности земли в зоне радиусом до нескольких сотен километров.
Поражающее действие ЭМИ
Поражающее действие ЭМИ проявляется прежде всего по отношению к электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры. Под воздействием ЭМИ в аппаратуре наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и выходных элементов (обмоток реле, катушек индуктивности и т.п.), пробой конденсаторов и других элементов.
Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления.
На подземных и воздушных проводных и кабельных линиях возникают высокие электрические потенциалы как относительно земли, так и между проводами. Наведенные в них напряжения могут распространяться по проводам на многие километры и вызывать повреждение аппаратуры и поражение личного состава, соприкасающегося с ней.
Высотный взрыв способен создавать помехи в работе средств связи на очень больших площадях.
Защита от ЭМИ
Для защиты радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры, расположенной в сооружениях, от ЭМИ наиболее эффективным способом является использование электропроводящих металлических экранов, которые в значительной мере снижают величины напряжений, наводимых на внутренних проводах и кабелях.
Для защиты кабельных линий и подключённой к ним аппаратуры от
воздействия ЭМИ рекомендуются следующие меры:
— использование симметричных двухпроводных линий;
— применение экранированных кабелей или прокладка кабелей в металлических трубах;
— применение разрядников с дренажными и запирающими катушками, плавких вставок, схем автоматического отключения аппаратуры от линии и др.
Для защиты людей от поражения высоким напряжением необходимо проводить технические и организационные мероприятия, исключающие возможность соприкосновения людей с токонесущими элементами даже при пробое изоляции.
Как создать электромагнитный импульс
Из курса штатской обороны знаменито, что электромагнитный импульс появляется при ядерном взрыве и вызывает громадные уничтожения. Впрочем, разумеется, не каждый такой импульс столь опасен. При желании его дозволено сделать вовсе маломощным, подобно тому, как искра в пьезозажигалке является крохотной точной копией громадной молнии.
Инструкция
1. Возьмите непотребный карманный пленочный фотоаппарат со вспышкой. Вытянете из него батарейки. Наденьте резиновые перчатки и разберите агрегат. 2. Разрядите накопительный конденсатор вспышки. Для этого возьмите резистор сопротивлением около 1 кОм и мощностью 0,5 Вт, согните его итоги, зажмите его в маленьких плоскогубцах с изолированными ручками, позже чего, удерживая резистор только при помощи плоскогубцев, замкните им конденсатор на несколько десятков секунд.Позже этого окончательно разрядите конденсатор, замкнув его лезвием отвертки с изолированной ручкой еще на несколько десятков секунд. 3. Измерьте напряжение на конденсаторе – оно не должно превышать нескольких вольт. При необходимости, разрядите конденсатор вторично.Напаяйте на итоги конденсатора перемычку. 4. Сейчас разрядите конденсатор в цепи синхроконтакта. Он имеет малую емкость, следственно для его разряда довольно кратковременно замкнуть синхроконтакт. Удерживаете при этом руки подальше от лампы-вспышки, от того что при срабатывании синхроконтакта на нее со особого повышающего трансформатора поступает импульс высокого напряжения. 5. Возьмите полый диэлектрический каркас диаметром в несколько миллиметров. Намотайте на него несколько сотен витков изолированного провода диаметром около миллиметра. Поверх обмотки намотайте несколько слоев изоляционной ленты. 6. Катушку включите ступенчато с накопительным конденсатором вспышки.Если у фотоаппарата нет кнопки проверки вспышки, подключите параллельно синхроконтакту кнопку с отменной изоляцией, скажем, звонковую. 7. Сделайте в корпусе агрегата небольшие выемки для итога проводов от кнопки и катушки. Они необходимы для того, дабы при сборке корпуса эти провода не оказались пережатыми, что пугает их обрывом. Снимите перемычку с накопительного конденсатора вспышки. Соберите агрегат, позже чего снимите резиновые перчатки. 8. Вставьте в агрегат батарейки. Включите его, отвернув вспышку от себя, дождитесь зарядки конденсатора, позже чего вставьте в катушку лезвие отвертки. Удерживая отвертку за ручку, дабы она не вылетела, нажмите кнопку. Единовременно со вспышкой возникнет электромагнитный импульс , тот, что намагнитит отвертку. 9. Если отвертка намагнитилась неудовлетворительно отменно, дозволено повторить операцию еще несколько раз. По мере применения отвертки она будет помаленьку терять намагниченность. Волноваться по этому поводу не стоит – чай сейчас у вас есть прибор, которым ее дозволено неизменно восстановить.Учтите, что намагниченные отвертки нравятся не каждом домашним мастерам. Одни считают их дюже комфортными, другие – напротив, дюже неудобными.
Скептически настроенные люди при результате на вопрос о действиях при ядреном взрыве скажут, что необходимо обернуть себя простыней, выйти на улицу и строиться в шеренги. дабы принять гибель, какая она есть. Но экспертами разработан ряд рекомендаций, которые помогут выжить при ядерном взрыве.
Инструкция
Электромагнитный толчок малой мощности не горазд вызвать гигантских уничтожений, снося все на своем пути, как скажем, тот, тот, что получается в итоге ядерного взрыва. Сформировать маломощный толчок дозволено в домашних условиях.
Инструкция
1. Для начала раздобудьте непотребный вам в будущем пленочный фотоаппарат, желанно, имеющий вспышку. 2. Наденьте перчатки и приступайте к процессу разряжения накопительного конденсатора вспышки. При помощи плоскогубцев с изоляцией возьмите резистор на 0,5 Вт с сопротивлением приблизительно 1 кОм и замкните при помощи него конденсатор на 30-40 секунд. После этого замкните конденсатор при помощи отвертки с изоляцией еще на полминуты, дабы он окончательно разрядился. 3. Проследите, дабы напряжение в конденсаторе было не больше нескольких вольт. Если потребуется, разрядите его еще раз. На итоги конденсатора сделайте перемычку. 4. Сейчас займитесь разряжением конденсатора в цепи малой емкости – синхроконтакте. Для этого намотайте на диэлектрическую катушку диаметром 5-6 мм около 200 витков изолированного миллиметрового провода. Сверху покройте обмотку изолентой. 5. Подсоедините каркас с обмоткой ступенчато с накопительным конденсатором вспышки. В том случае, если ваш фотоаппарат не имеет кнопку проверки вспышки, то дозволено подключить параллельно синхроконтакту звонковую кнопку. 6. В корпусе фотоаппарата проделайте отверстия для того, дабы вывести провода от кнопки и каркаса с обмоткой. Отверстия дозволят избежать пережатия и обрыва столь значимых проводов. Сейчас можете убрать перемычку с накопительного конденсатора вспышки и собрать агрегат. 7. Снимите перчатки и поставьте в фотоаппарат батарейки. Испробуйте его включить, при этом отворачивая вспышкой в сторону. Немножко подождите, пока конденсатор зарядится, и вставьте в каркас с обмоткой отвертку с изолированной ручкой. 8. Осмотрительно, придерживая отвертку, дабы она не отлетела в сторону, нажмите на кнопку. У вас должен образоваться электромагнитный толчок, намагничивающий отвертку, в момент вспышки. Видео по теме Обратите внимание! Будьте осмотрительны при работе с всякими высоковольтными приборами.
При ядерном взрыве действуют пять поражающих факторов: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение, и электромагнитный импульс. Энергия ядерного взрыва распределяется примерно так: 50% расходуется на ударную волну, 35% – на световое излучение, 10% – на радиоактивное заражение, 4% – на проникающую радиацию и 1% – на электромагнитный импульс. Высокая температура и давление вызывают мощную ударную волну и световое излучение. Взрыв ядерного боеприпаса сопровождается выходом проникающей радиации, состоящей из потока нейтронов и гамма квантов. Облако взрыва содержит огромное количество радиоактивных продуктов – осколков деления ядерного горючего. По пути движения этого облака радиоактивные продукты из него выпадают, в результате чего происходит радиоактивное заражение местности, объектов и воздуха. Не равномерное движение электрических зарядов в воздухе под воздействием ионизирующих излучений приводит к образованию электромагнитного импульса. Так формируются основные поражающие факторы ядерного взрыва. Явления, сопровождающие ядерный взрыв, в значительной мере зависят от условий и свойств среды, в которой он происходит.
Contents
Ударная волна (УВ) основной поражающий фактор ядерного взрыва, который производит разрушение, повреждение зданий и сооружений, а также поражает людей и животных. Источником УВ является сильное давление, образующееся в центре взрыва (миллиарды атмосфер). Образовавшееся при взрыве раскаленные газы, стремительно расширяясь, передают давление соседним слоям воздуха, сжимая и нагревая их, а те в свою очередь воздействуют на следующие слои и т.д. В результате в воздухе со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва распространяется зона высокого давления.
Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.
Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте УВ и нормальным атмосферным давлением, измеряется в Паскалях (ПА, кПА). Распространяется со сверх звуковой скоростью, УВ на своем пути разрушает здания и сооружения, образуя четыре зоны разрушений (полных, сильных, средних, слабых) в зависимости от расстояния: Зона полных разрушений — 50 кПА Зона сильных разрушений — 30-50 кПА. Зона средних разрушений — 20-30 кПА. Зона слабых разрушений — 10-20 кПА.
Разрушения строительных сооружений, производимые избыточным давлением:
720 кг/м 2 (1 psi - фунт/кв. дюйм) - вылетают окна и двери;
2160 кг/м 2 (3 psi) - разрушение жилых домов;
3600 кг/м 2 (5 psi) - разрушение или сильное повреждение зданий из монолотного железобетона;
7200 кг/м 2 (10 psi) - разрушение особо прочных бетонных сооружений;
14400 кг/м 2 (20 psi) - выдерживают такое давление только специальные сооружения (типа бункеров).
Радиусы распространения этих зон давления можно рассчитать по следующей формуле: R = C * X 0.333 ,
R - радиус в километрах, X - заряд в килотоннах, C - константа, зависящая от уровня давления:
C = 2.2, для давления 1 psi
C = 1.0, для давления 3 psi
C = 0.71, для давления 5 psi
C = 0.45, для давления 10 psi
C = 0.28, для давления 20 psi
Ударная волна действует на людей двумя способами:
Прямое действие ударной волны и косвенное действие УВ ( летящими обломками сооружений, падающими стенами домов и деревьями, осколками стекла, камнями). Эти воздействия вызывают различные по степени тяжести поражения: Легкие поражения — 20-40 кПА (контузии, легкие ушибы). Средней тяжести — 40-60 кПА (потеря сознания, повреждение органов слуха, вывихи конечностей, кровотечение из носа и ушей, сотрясение мозга). Тяжелые поражение — более 60 кПА (сильные контузии, переломы конечностей, поражение внутренних органов). Крайне тяжелые поражения — более 100кПА ( со смертельным исходом). Эффективным способом защиты от прямого воздействия УВ будет укрытие в защитных сооружениях (убежищах, ПРУ, быстровозводимых населением). Для укрытия можно использовать канавы, овраги, пещеры, горные выработки, подземные переходы; можно просто лечь на землю в отдалении от зданий и сооружений.
Световое излучение (СИ) – это поток лучистой энергии (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи). Источником СИ является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров и воздуха. СИ распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного боеприпаса (20-40 секунд). Однако не смотря на кратковременность своего воздействия эффективность действия СИ очень высока. СИ составляет 35% от всей мощности ядерного взрыва. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температура нагрева может быть такой, что поверхность объекта обуглится, оплавится, воспламенится или объект испарится.
Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, т. е. количеством световой энергии, приходящейся за время излучения на 1 см2 поверхности, перпендикулярно расположенной к направлению световых лучей. За единицу измерения светового импульса принимают 1 кал/см2.
Световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела, ослепление людей и животных, обугливание или возгорание различных материалов. Поражение людей СИ выражается в появлении ожогов четырех степеней на кожном покрове и действием на глаза.
Так, при световом импульсе 2—4 кал/см2 у незащищенных людей могут возникнуть ожоги первой степени (краснота, припухлость, отек кожи – 100-200 кДж/м2).
При 4—6 кал/см2— ожоги второй степени (на фоне отечной кожи образуются пузыри разных размеров, наполненные прозрачной желтоватой жидкостью– 200-400 кДж/м2).
При 6— 12 кал/см2—ожоги третьей степени (полное омертвление кожных покровов и образование язв – 400-600 кДж/м2)
При световом импульсе более 12 кал/см2 ожоги четвёртой степени (обугливание кожи, омертвление глубоких слоев кожи и подлежащих ткани (подкожная жировая клетчатка, мышцы, кости). – более 600 кДж/м2).
Действие СИ на глаза: Временное ослепление – до 30 мин. Ожоги роговицы и век. Ожог глазного дна – слепота.
Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от силы бомбы и удаленности от эпицентра:
Тяжесть ожога
2.5 кал/см 2 (4.3 км)
3.2 кал/см 2 (18 км)
5 кал/см 2 (52 км)
5 кал/см 2 (3.2 км)
6 кал/см 2 (14.4 км)
8.5 кал/см 2 (45 км)
8 кал/см 2 (2.7 км)
10 кал/см 2 (12 км)
12 кал/см 2 (39 км)
Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов. Расстояния, пройдя которое поток ослабевает в 10 раз для различных величин взрывов:
1 кт: L = 330 м
10 кт: L = 440 м
100 кт: - L = 490 м
1 Мт: L = 560 м
10 Мт: L = 670 м
20 Мт: L = 700 м.
Таким образом, можно вычислить уровень радиации на любом расстоянии от эпицентра :
Doze - доза приникающей радиации в рад, D - расстояние в метрах, L - константа ослабления, X - мощность взрыва в килотоннах.
При прохождении проникающей радиации через любую среду ее действие ослабляется. Излучение разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью.
Так альфа-излучения, представляющие собой тяжелые имеющие заряд частицы, обладают наибольшей ионизирующей способностью. Но их энергия, вследствие ионизации, быстро уменьшается. Поэтому альфа-излучения не способны проникнуть через наружный (роговой) слой кожи и не представляют опасности для человека до тех пор, пока вещества, испускающие альфа-частицы не попадут внутрь организма.
Бета-частицы на пути своего движения реже сталкиваются с нейтральными молекулами, поэтому их ионизирующая способность меньше, чем у альфа-излучения. Потеря же энергии при этом происходит медленнее и проникающая способность в тканях организма больше (1-2 см). Бета-излучения опасны для человека, особенно при попадании радиоактивных веществ на кожу или внутрь организма.
Гамма-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей активностью, но в силу очень высокой проникающей способности представляет большую опасность для человека.
Ослабляющее действие ПР принято характеризовать слоем половинного ослабления, т.е. толщиной материала, проходя через который ПР уменьшается в два раза. Так, ПР ослабляют в два раза следующие материалы:
Свинец – 1.8 см Грунт, кирпич – 14 см Сталь – 2.8 см Вода – 23 см Бетон – 10 см Дерево – 30 см.
1 степень лучевой болезни – легкая – 100-200 бэр,
2 степень лучевой болезни – средней тяжести 200-400 бэр,
3 степень лучевой болезни – тяжелая – 400-600 бэр,
4 степень лучевой болезни – крайне тяжелая – более 600 бэр.
Радиоактивное заражение
З она А – умеренного заражения – от 40 до 400 бэр. Зона умеренного заражения – самая большая по размерам. В ее пределах население, находящееся на открытой местности, может получить в первые сутки после взрыва легкие радиационные поражения.
Менее 100 бэр. Такие дозы не оказывают существенного влияния на здоровье. Изменения в составе крови начинаются с 25 бэр. Эти изменения включают в себя общие изменение содержания белых кровяных клеток (уменьшение лимфоцитов), уменьшение тромбоцитов, и небольшое уменьшение красных кровяных клеток, такое состояние определяется лишь по анализу крови и устанавливается в течении нескольких дней после облучения. Продолжительность изменений в организме - около месяца. При 50 бэр становятся заметными ослабление лимфатических желез, снижение иммунитета. 80 Бэр дают 50% вероятность временного бесплодия у мужчин.
100-200 бэр. Симптомы умеренной степени тяжести. Возможна тошнота (в половине случаев при 200 бэр), иногда сопровождающаяся рвотой, появляющаяся через 3-6 часов после получения дозы и длящаяся от нескольких часов до дня. За этим следует период ремиссии, в течении которого пострадавший находится в нормальном самочувствии. Изменения в крови постепенно нарастают из-за естественной убыли и невосполнения кровяных клеток. Через 10-14 дней происходит следующее ухудшение самочувствия: потеря аппетита (у 50% при 150 бэр), недомогание, утомляемость (у 50% при 200 бэр) продолжающееся около месяца. В это время отмечается повышенная заболеваемость, из-за сниженного иммунитета, временное бесплодие у мужчин. Для доз из верхнего предела этого интервала клиническая картина сходная, за исключением меньшего периода ремиссии, более выраженных симптомов и большего периода выздоровления.
200-400 бэр. Степень заболевания достаточно серьезна. Основной пораженной тканью организма остается кроветворная. Тошнота наблюдается у 100% пострадавших при облучении в 300 бэр, в половине случаев она сопровождается рвотой. Начальные симптомы выявляются уже после 1-6 часов и длятся 1-2 дня. После 7-14 дней ремиссии, они возвращаются, к ним может прибавиться потеря волос, недомогание, усталость, диарея. При дозах более 350 бэр появляются кровотечения изо рта, подкожные, гематурия - наличие крови в моче. Возможно постоянное бесплодие у мужчин, выздоровление занимает несколько месяцев.
Зона Б – сильного заражения – от 400 до 1200 бэр. В зоне сильного заражения опасность для людей и животных выше. Здесь возможны тяжелые радиационные поражения даже за несколько часов пребывания на открытой местности, особенно в первые сутки.
400-600 бэр. При таких дозах полученной радиации, смертность, без оказания серьезной медицинской помощи (пересадка костного мозга), резко идет вверх: от 50% при 350 бэр до 90% при 600. Первоначальные симптомы возникают в период от 30 мин до 2 часов и продолжаются до двух дней. После 1-2 недель появляются все признаки характерные для облучения в 200-400 бэр, только в гораздо более тяжелой форме. Смерть наступает после 2-12 недель от многочисленных кровоизлияний и заражения каким-либо заболеванием (иммунитет практически отсутствует). Период излечения - около года, состав крови нормализуется еще дольше. Может происходить развитие бесплодия у женщин.
600-1000 бэр. Костный мозг отмирает практически полностью. Вероятность выжыть без его пересадки - отсутствует. Первоначальное ухудшение состояния наступает через 15-30 минут, и продолжается 2 дня. После 5-10 дней скрытого периода смерть наступает через 1-4 недели.
Зона В – опасного заражения – от 1200 до 4000 бэр. В зоне опасного заражения самые высокие уровни радиации. Даже на ее границе суммарная доза облучения за время полного распада радиоактивных веществ достигает 1200 р, а уровень радиации через 1 час после взрыва составляет 240 р/ч. В первые сутки после заражения суммарная доза на границе этой зоны составляет примерно 600 р, т.е. практически она смертельна. И хотя затем дозы облучения снижаются, на этой территории пребывание людей вне укрытий опасно очень продолжительное время.
Более 1000 бэр. Такие высокие дозы ионизирующего излучения вызывают немедленное нарушение обмена веществ, понос, кровотечения, потерю жидкости организмом и нарушение электролитного баланса.
При дозах 1000 - 5000 бэр это время уменьшается до 5-30 минут. Если удается пережить этот период, наступает фаза мнимого благополучия от пары часов до пары дней. Термальная фаза продолжается 2-10 дней, в течении ее больной впадает в прострацию, теряет аппетит, начинается кровавый понос. Пострадавший впадает в делирий, затем кому. Лечение таких доз направлено только на облегчение страданий умирающего.
Зона Г – чрезвычайно опасного заражения – от 4000 до 7000 бэр. 100% смертельная зона для человека.
Получение более 5000 бэр приводит к нарушением, затрагивающим непосредственно нервную систему. Человек моментально теряет ориентацию, чуть позже впадает в кому. Смерть наступает в течении двух суток.
Согласно оценкам, доза в 8000 бэр, например от нейтронной бомбы, ведет к моментальному впадению в кому и последующей смерти.
Для защиты населения от РЗМ используются все имеющиеся защитные сооружения (убежища, ПРУ, подвалы многоэтажных домов, станции метрополитена). Эти защитные сооружения должны обладать достаточно высоким коэффициентом ослабления (Косл) – от 500 до 1000 и более раз, т.к. зоны радиоактивного заражения имеют высокие уровни радиации. В зонах РЗМ населению необходимо принимать радиозащитные препараты из АИ-2 (№1 и №2).
Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к образованию мощных электромагнитных полей с длинами волн от 1 до 1000 м и более. Эти поля в виду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). Электромагнитный импульс возникает и в результате взрыва и на малых высотах, однако напряженность электромагнитного поля в этом случае быстро спадает по мере удаления от эпицентра. В случае же высотного взрыва, область действия электромагнитного импульса охватывает практически всю видимую из точки взрыва поверхность Земли. Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, в радиоэлектронной и радиотехнической аппаратуре.
Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления ракетных стартовых комплексов, командных пунктов. Большое количество ионов, оставшихся после взрыва, мешает коротковолновой связи и работе радаров. Защита от ЭМИ осуществляется экранированием линий управления и энергоснабжения, заменой плавких вставок (предохранителей) этих линий. ЭМИ составляет 1% от мощности ядерного боеприпаса.
На образование ЭМИ очень значительное влияние оказывает высота взрыва. ЭМИ силен при взрыве на высотах ниже 4 км, и особенно силен при высоте более 30 км, однако менее значителен для диапазона 4-30 км. Это происходит из-за того, что ЭМИ образуется при несимметричном поглощении гамма-лучей в атмосфере. А на средних высотак как раз такое поглощение происходит симметрично и равномерно, не вызывая больших флуктуаций в распределении ионов.
2. ВЗГЛЯДЫ РУКОВОДСТВА США И НАТО НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА В ВОЕННЫХ ЦЕЛЯХ.
3. ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭМИ.
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАТОРОВ ЭМИ ДЛЯ НАБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗНАНИЙ.
5. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ.
1. НЕСМЕРТЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ.
Военно-политическое руководство США, не отказываясь от использования насилия в качестве одного из главных инструментов достижения своих целей, осуществляет поиск новых способов ведения боевых действий и создает для них средства, в полной мере учитывающие реалии современности.
В начале 90-х годов в США стала зарождаться концепция, согласно которой вооруженные силы страны должны иметь не только ядерные и обычные вооружения, но и специальные средства, обезпечивающие эффективное участие в локальных конфликтах без нанесения противнику излишних потерь в живой силе и материальных ценностях.
К этому специальному оружию американские военные специалисты в первую очередь относят: средства создания электромагнитного импульса(ЭМИ); генераторы инфразвука; химические составы и биологические рецептуры, способные изменять структуру базовых материалов основных элементов боевой техники; вещества, которые выводят из строя смазку и резиновые изделия, вызывают загустение горючего; лазеры.
В настоящее время основные работы по развитию технологий оружия несмертельного действия(ОНСД) проводятся в управлении перспективных исследований министерства обороны, Ливерморской и Лос-Аламосской лабораториях министерства энергетики, центре разработок вооружения министерства армии и т.д. Наиболее близки к принятию на вооружение различные типы лазеров для ослепления личного состава, химические средства для его обездвиживания, генераторы ЭМИ, отрицательно влияющие на работу электронной техники.
ОРУЖИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА.
Генераторы ЭМИ (супер ЭМИ), как показывают теоретические работы и проведенные за рубежом эксперименты, можно эффективно использовать для вывода из строя электронной и электротехнической аппаратуры, для стирания информации в банках данных и порчи ЭВМ.
С помощью ОНСД на основе генераторов ЭМИ возможен вывод из строя ЭВМ, ключевых радио и электротехнических средств, систем электронного зажигания и других автомобильных агрегатов, подрыв или инактивация минных полей. Воздействие этого оружия достаточно избирательно и поли¬тически вполне приемлемо, однако требуется точная доставка его в райо ны поражаемой цели.
2. ВЗГЛЯДЫ РУКОВОДСТВА США И НАТО НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРО- МАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА В ВОЕННЫХ ЦЕЛЯХ.
Несмотря на признание военно-политическим руководством США и НАТО невозможности победы в ядерной войне, различные аспекты поражающего действия ядерного оружия продолжают широко обсуждаться. Так, в одном из рассматриваемых иностранными специалистами сценариев начального пе¬риода ядерной войны особое место отводится потенциальной возможности вывода из строя радиоэлектронной техники в результате воздействия на неё ЭМИ. Считается, что подрыв на высоте около 400 км. только одного боеприпаса мощностью более 10 Мт приведет к такому нарушению функционирования радиоэлектронных средств в обширном районе, при котором время их восстановления превысит допустимые сроки для принятия ответ ных мер.
По расчетам американских экспертов, оптимальной точкой подрыва ядерного боеприпаса для поражения ЭМИ радиоэлектронных средств почти на всей территории США была бы точка в космосе с эпицентром в районе географического центра страны, находящегося в штате Небраска.
Теоретические исследования и результаты физических экспериментов показывают, что ЭМИ ядерного взрыва может привести не только к выходу из строя полупроводниковых электронных устройств, но и к разрушению металлических проводников кабелей наземных сооружений. Кроме того воз¬можно поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.
Для генерации ЭМИ ядерный боеприпас может подрываться в космичес ком пространстве, что не приводит к возникновению ударной волны и выпадению радиоактивных осадков. Поэтому в зарубежной прессе высказывют ся следующие мнения о "неядерном характере" такого боевого применения ядерного оружия и о том, что удар с использованием ЭМИ не обязательно приведет к всеобщей ядерной войне. Опасность этих заявлений очевидна, т.к. одновременно некоторые зарубежные специалисты не исключают воз можность массового поражения с помощью ЭМИ и живой силы. Во всяком случае вполне очевидно, что наводимые под воздействием ЭМИ в металли ческих элементах техники токи и напряжения будут смертельно опасны для личного состава.
3. ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭМИ.
Для того, чтобы понять всю сложность проблем угрозы ЭМИ и мер по защите от неё, необходимо кратко рассмотреть историю изучения этого физического явления и современное состояние знаний в этой области.
То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электро¬магнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х - начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космичес ком пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально. Одна ко количественные характеристики импульса измерялись в недостаточной степени, во-первых, потому что отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать чрезвычайно мощное электромагнитное излучение, существующее чрезвычайно короткое время (миллионные до¬ли секунду), во-вторых, потому что в те годы в радиоэлектронной аппа¬ратуре использовались исключительно электровакуумные приборы, которые мало подвержены воздействию ЭМИ, что снижало интерес к его изучению.
Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность.
Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения и образуется поток нейтро нов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого по ля создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли выполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжитель ность данного процесса с момента взрыва от 1 - 3 до 100 нс.
На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ соз дается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно от раженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой ста дии.
На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.
Наибольшую опасность для радиоэлектронных средств представляет первая стадия генерирования ЭМИ, на которой в соответствии с законом электромагнитной индукции из-за чрезвычайно быстрого нарастания амплитуды импульса (максимум достигается на 3 - 5 нс после взрыва) наведен ное напряжение может достигать десятков киловольт на метр на уровне земной поверхности, плавно снижаясь по мере удаления от эпицентра взрыва.
Амплитуда напряжения, наводимого ЭМИ в проводниках, пропорциональна длине проводника, находящегося в его поле, и зависит от его ориентации относительно вектора напряженности электрического поля. Так, напряженность поля ЭМИ в высоковольтных линиях электропередачи может достигать 50 кВ/м, что приведет к появлению в них токов силой до 12 тыс.ампер.
ЭМИ генерируются и при других видах ядерных взрывов - воздушном и наземном. Теоретически установлено, что в этих случаях его интенсив ность зависит от степени ассимметричности пространственных параметров взрыва. Поэтому воздушный взрыв с точки зрения генерации ЭМИ наименее эффективен. ЭМИ наземного взрыва будет иметь высокую интенсивность, однако она быстро уменьшается по мере удаления от эпицентра.
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАТОРОВ ЭМИ ДЛЯ НАБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.
Поскольку сбор экспериментальных данных при проведении подземных ядерных испытаний технически весьма сложен и дорогостоящ, то решение набора данных достигается методами и средствами физического моделирования.
Среди капиталистических стран передовые позиции в разработке и практическом использовании имитаторов ЭМИ ядерного взрыва занимают США. Подобные имитаторы представляют собой электрогенераторы со специальными излучателями, создающими электромагнитное поле с параметрами близкими к тем, которые характерны для реального ЭМИ. В зону действия излучателя помещаются испытываемый объект и приборы, регистрирующие интенсивность поля, его частотный спектр и длительность воздействия.
Один из таких имитаторов, развёрнутый на авиабазе ВВС США Кирт-ленд, предназначен для моделирования условий воздействия ЭМИ на само лет и его аппаратуру. Он может использоваться для испытаний таких крупных летательных аппаратов, как бомбардировщик В-52 или гражданский авиалайнер Боинг-747.
В настоящее время создано и действует большое количество имитаторов ЭМИ для испытаний авиационной, космической, корабельной и наземной техники. Однако они не в полной мере воссоздают реальные условия воз¬действия ЭМИ ядерного взрыва вследствие ограничений, накладываемых ха¬рактеристиками излучателей, генераторов и источников электропитания на частотный спектр излучения, его мощность и скорость нарастания импуль са. Вместе с тем, и при этих ограничениях удается получить достаточно полные и надежные данные о появлении неисправностей в полупроводнико вых приборах, сбоя в их функционировании и т.п., а также об эффектив ности действия различных защитных устройств. Кроме того, такие испыта ния позволили дать количественную оценку опасности различных путей воздействия ЭМИ на радиоэлектронную технику.
Теория электромагнитного поля показывает, что такими путями для наземной техники являются прежде всего различные антенные устройства и кабельные вводы системы электропитания, а для авиационной и космичес кой техники - антенны, а также токи, наводимые в обшивке, и излучения, проникающие через остекление кабин и лючки из нетокопроводящих матери¬алов. Токи, наводимые ЭМИ в наземных и заглубленных кабелях электропи¬тания протяженностью в сотни и тысячи километров, могут достигать ты сяч ампер, а напряжение в разомкнутых цепях таких кабелей - миллион вольт. В антенных вводах, длина которых не превышает десятков метров, наводимые ЭМИ токи могут иметь силу в несколько сотен ампер. ЭМИ, про никающий непосредственно через элементы сооружений из диэлектрических материалов (неэкранированные стены, окна, двери и т.п.), может наводить во внутренней электропроводке токи силой в десятки ампер.
Поскольку слаботочные цепи и радиоэлектронные приборы нормально действуют при напряжениях в несколько вольт и токах силой до несколь ких десятков миллиампер, то для их абсолютно надежной защиты от ЭМИ требуется обезпечить снижение величины токов и напряжений в кабелях, до шести порядков.
5. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ.
Идеальной защитой от ЭМИ явилось бы полное укрытие помещения, в котором размещена радиоэлектронная аппаратура, металлическим экраном. Вместе с тем ясно, что практически обезпечить такую защиту в ряде слу чаев невозможно, т.к. для работы аппаратуры часто требуется обезпечить её электрическую связь с внешними устройствами. Поэтому используются менее надежные средства защиты, такие, как токопроводящие сетки или пленочные покрытия для окон, сотовые металлические конструкции для воздухозаборников и вентиляционных отверстий и контактные пружинные прокладки, размещаемые по периметру дверей и люков.
Более сложной технической проблемой считается защита от проникно вения ЭМИ в аппаратуру через различные кабельные вводы. Радикальным решением данной проблемы мог бы стать переход от электрических сетей связи к практически не подверженным воздействию ЭМИ волоконно-оптичес ким. Однако замена полупроводниковых приборов во всем спектре выполня емых ими функций электронно-оптическими устройствами возможно только в отдаленном будущем. Поэтому в настоящее время в качестве средств защи ты кабельных вводов наиболее широко используются фильтры, в том числе волоконные, а также искровые разрядники,металлоокисные варисторы и вы¬сокоскоростные зенеровские диоды.
Все эти средства имеют как преимущества, так и недостатки. Так, емкостно-индуктивные фильтры достаточно эффективны для защиты от ЭМИ малой интенсивности, а волоконные фильтры защищают в относительно уз ком диапазоне сверхвысоких частот. Искровые разрядники обладают значи¬тельной инерционностью и в основном пригодны для защиты от перегрузок, возникающих под воздействием напряжений и токов, наводимых в обшивке самолета, кожухе аппаратуры и оплетке кабеля.
Металлоокисные варисторы, представляют собой полупроводниковые приборы, резко повышающие свою проводимость при высоком напряжении. Однако, при применении этих приборов в качестве средств защиты от ЭМИ следует учитывать их недостаточно высокое быстродействие и ухудшение характеристик при неоднократном воздействии нагрузок. Эти недостатки отсутствуют у высокоскоростных зенеровских диодов, действие которых основано на резком лавинообразном изменении сопротивления от относительно высокого значения практически до нуля при превышении приложен ного к ним напряжения определенной пороговой величины. Кроме того в отличии от варисторов характеристики зенеровских диодов после многок ратных воздействий высоких напряжений и переключений режимов не ухуд шаются.
Наиболее рациональным подходом к проектированию средств защиты от ЭМИ кабельных вводов является создание таких разъемов, в конструкции которых предусмотрены специальные меры, обезпечивающие формирование элементов фильтров и установку встроенных зенеровских диодов. Подобное решение способствует получению очень малых значений емкости и индуктивности, что необходимо для обезпечения защиты от импульсов, которые имеют незначительную длительность и, следовательно, мощную высокочас тотную составляющую. Использование разъемов подобной конструкции поз волит решить проблему органичения массо-габаритных характеристик устройства защиты.
Сложность решения задачи защиты от ЭМИ и высокая стоимость разработанных для этих целей средств и методов заставляют пойти на первых парах по пути их выборочного применения в особо важных системах оружия и военной техники. Первыми целенаправленными работами в данном направ лении были программы защиты от ЭМИ стратегического оружия. Такой же путь избран и для защиты имеющих большую протяженность систем управле ния и связи. Однако основным методом решения данной данной проблемы зарубежные специалисты считают создание так называемых распределенных сетей связи (типа "Гвен"), первые элементы которых уже развернуты на континентальной части США.
Современное состояние проблемы ЭМИ можно оценить следующим образом. Достаточно хорошо исследованы теоретически и подтверждены экспериментально механизмы генерации ЭМИ и параметры его поражающего действия. Разработаны стандарты защищенности аппаратуры и известны эффективные средства защиты. Однако для достижения достаточной уверенности в надежности защиты систем и средств от ЭМИ необходимо провести испы тания с помощью имитатора. Что касается полномасштабных испытаний сис тем связи и управления, то эта задача вряд ли будет решена в обозримом будущем.
Читайте также: