Elektromagnetisk puls som et våpen. Elektromagnetisk puls: enkelt om komplekse ting

HVA ER EN ELEKTROMAGNETISK PULS?

1. Vel, hvorfor komplisere alt så mye?
   Det kalles elektromagnetisk fordi den elektriske komponenten er uløselig forbundet med den magnetiske komponenten. Det er som en radiobølge. Bare i sistnevnte tilfelle er det en sekvens av elektromagnetiske pulser i form av harmoniske oscillasjoner.
   Og her - bare en impuls.
   For å få det, må du lage en ladning, positiv eller negativ, på et punkt i rommet. Siden verden av felt er dobbel, er det nødvendig å lage 2 motsatte ladninger på forskjellige steder.
   Det er neppe mulig å gjøre dette innen null tid.
   Men du kan for eksempel koble en kondensator til en antenne. Men i dette tilfellet vil resonansnaturen til antennen fungere. Og igjen vil vi ikke få en eneste impuls, men svingninger.
   I en bombe er det mest sannsynlig heller ikke en eneste elektromagnetisk puls, men en puls av elektromagnetisk oscillasjon.
2. Den elektromagnetiske pulsen til en kjernefysisk eksplosjon er et kraftig kortsiktig elektromagnetisk felt med bølgelengder fra 1 til 1000 m eller mer, som oppstår i eksplosjonsøyeblikket, som induserer sterke elektriske spenninger og strømmer i ledere av forskjellige lengder i luften, bakken , utstyr og andre gjenstander (metallstøtter, antenner, kommunikasjons- og kraftledninger, rørledninger, etc.).
   Ved bakke- og lavlufteksplosjoner observeres skadevirkningene av den elektromagnetiske pulsen i en avstand på flere kilometer fra sentrum av eksplosjonen. Under en kjernefysisk eksplosjon i stor høyde kan det oppstå elektromagnetiske felt i eksplosjonssonen og i høyder på 20 - 40 km fra jordoverflaten.
   En elektromagnetisk puls er preget av feltstyrke. Styrken til de elektriske og magnetiske feltene avhenger av styrken, høyden på eksplosjonen, avstanden fra sentrum av eksplosjonen og omgivelsenes egenskaper.
   Den skadelige effekten av en elektromagnetisk puls manifesterer seg først og fremst i forhold til radio-elektronisk og elektrisk utstyr plassert i våpen, militært utstyr og andre gjenstander.
   Under påvirkning av en elektromagnetisk puls induseres elektriske strømmer og spenninger i det spesifiserte utstyret, noe som kan forårsake isolasjonsbrudd, skade på transformatorer, skade på halvlederenheter, utbrenning av sikringskoblinger og andre elementer i radiotekniske enheter.
   Beskyttelse mot elektromagnetiske pulser oppnås ved å skjerme kraftledninger og utstyr. Alle utvendige ledninger skal være to-leder, godt isolert fra jord, med smeltbare innsatser.
   Begynnelsen på epoken med informasjonskriger ble preget av fremveksten av nye typer elektromagnetisk puls (EMP) og radiofrekvensvåpen. I henhold til prinsippet om deres destruktive effekt har EMP-våpen mye til felles med den elektromagnetiske pulsen til en kjernefysisk eksplosjon og skiller seg fra den, blant annet i sin kortere varighet. Ikke-nukleære midler for å generere kraftig EMR, utviklet og testet i en rekke land, er i stand til å skape kortsiktige (flere nanosekunder) flukser av elektromagnetisk stråling, hvis tetthet når grenseverdier i forhold til den elektriske styrken til atmosfære. Dessuten, jo kortere EMI, desto høyere er terskelen for tillatt generatoreffekt.
   Ifølge analytikere, sammen med tradisjonelle midler for elektronisk krigføring, bruk av EMP og radiofrekvensvåpen for å levere elektroniske og kombinerte elektroniske brannangrep for å deaktivere radio-elektronisk utstyr (RES) i avstander fra hundrevis av meter til titalls kilometer kan bli en av hovedformene for kamphandlinger i nær fremtid. I tillegg til en midlertidig forstyrrelse av funksjonen til elektroniske enheter, som muliggjør påfølgende gjenoppretting av funksjonaliteten, kan EMP-våpen forårsake fysisk ødeleggelse (funksjonell skade) av halvlederelementer til elektroniske enheter, inkludert de som er i av-tilstand.
   Legg merke til den skadelige effekten av kraftig stråling fra EMP-våpen på elektriske og elektriske kraftsystemer til våpen og militærutstyr (WME), elektroniske tenningssystemer til forbrenningsmotorer. Strømmer opphisset av det elektromagnetiske feltet i kretsene til elektriske eller radiosikringer installert på ammunisjon kan nå nivåer som er tilstrekkelige til å utløse dem. Høye energistrømmer er i stand til å initiere detonering av eksplosiver (HE) stridshoder av missiler, bomber og artillerigranater, samt berøringsfri detonasjon av miner innenfor en radius på 5060 m fra detonasjonspunktet for EMP-ammunisjon av middels kaliber ( 100-120 mm).
   Med hensyn til den skadelige effekten av EMP-våpen på personell, er effekten en midlertidig forstyrrelse av tilstrekkelig sensorimotoritet til en person, forekomsten av feilaktige handlinger i hans oppførsel og til og med tap av arbeidsevne. Negative manifestasjoner av eksponering for kraftige ultrakorte mikrobølgepulser er ikke nødvendigvis forbundet med termisk ødeleggelse av levende celler av biologiske objekter. Den skadelige faktoren er ofte den høye intensiteten til det elektriske feltet indusert på cellemembranene.
3. Dette er et utbrudd av elektriske og magnetiske felt. Siden lys også er en elektromagnetisk bølge, er et lysglimt også en elektromagnetisk puls.
4. Et utbrudd av elektromagnetiske bølger - mye høyere enn jordens naturlige elektromagnetiske bakgrunn
5. elektrisk støt
6. En av de skadelige faktorene til en atomeksplosjon...
7. Elektromagnetisk puls (EMP) er den skadelige faktoren til atomvåpen, så vel som andre kilder til EMP (for eksempel lyn, spesielle elektromagnetiske våpen eller en nærliggende supernovaeksplosjon, etc.). Den skadelige effekten av en elektromagnetisk puls (EMP) er forårsaket av forekomsten av induserte spenninger og strømmer i forskjellige ledere. Effekten av EMR viser seg først og fremst i forhold til elektrisk og radioelektronisk utstyr. De mest sårbare er kommunikasjons-, signal- og kontrolllinjer. Dette kan resultere i isolasjonsbrudd, skade på transformatorer, skade på halvlederenheter, skade på datamaskiner/bærbare datamaskiner og mobiltelefoner osv. En eksplosjon i stor høyde kan skape interferens i disse linjene over svært store områder. EMI-beskyttelse oppnås ved å skjerme strømforsyningslinjer og utstyr

En elektromagnetisk puls (EMP) er et naturfenomen forårsaket av plutselig akselerasjon av partikler (hovedsakelig elektroner), som resulterer i en intens utbrudd av elektromagnetisk energi. Daglige eksempler på EMR inkluderer lynnedslag, tenningssystemer for forbrenningsmotorer og solflammer. Selv om elektromagnetisk puls kan ødelegge elektroniske enheter, kan denne teknologien brukes til målrettet og trygt å deaktivere elektroniske enheter eller for å sikre sikkerheten til personlige og konfidensielle data.

Trinn

Opprettelse av en elementær elektromagnetisk emitter

Samle de nødvendige materialene. For å lage en enkel elektromagnetisk emitter, trenger du et engangskamera, kobbertråd, gummihansker, loddetinn, et loddebolt og en jernstang. Alle disse varene kan kjøpes i din lokale jernvarehandel.

• Jo tykkere ledningen du tar for eksperimentet, desto kraftigere vil den endelige emitteren være.
• Hvis du ikke finner en jernstang, kan du erstatte den med en stang laget av ikke-metallisk materiale. Vær imidlertid oppmerksom på at en slik erstatning vil påvirke kraften til pulsen som produseres negativt.
• Når du arbeider med elektriske deler som kan holde en ladning, eller når du sender elektrisk strøm gjennom en gjenstand, anbefaler vi på det sterkeste å bruke gummihansker for å unngå mulig elektrisk støt.

1. Sett sammen den elektromagnetiske spolen. En elektromagnetisk spole er en enhet som består av to separate, men samtidig sammenkoblede deler: en leder og en kjerne. I dette tilfellet vil kjernen være en jernstang, og lederen vil være kobbertråd.

   Lodd endene av den elektromagnetiske spolen til kondensatoren. Kondensatoren har som regel form av en sylinder med to kontakter, og den kan finnes på et hvilket som helst kretskort. I et engangskamera er en slik kondensator ansvarlig for blitsen. Før du løsner kondensatoren, sørg for å fjerne batteriet fra kameraet, ellers kan du få elektrisk støt.

   Finn et trygt sted å teste din elektromagnetiske sender. Avhengig av materialene som er involvert, vil den effektive rekkevidden til din EMP være omtrent en meter i alle retninger. Uansett, all elektronikk fanget av EMP vil bli ødelagt.

   • Ikke glem at EMR påvirker alle enheter innenfor den berørte radiusen, fra livsstøttemaskiner som pacemakere til mobiltelefoner. Enhver skade forårsaket av denne enheten via EMP kan føre til juridiske konsekvenser.
   • Et jordet område, for eksempel en trestubbe eller plastbord, er en ideell overflate for å teste en elektromagnetisk emitter.

2. Finn et passende testobjekt. Siden elektromagnetiske felt bare påvirker elektronikk, bør du vurdere å kjøpe en rimelig enhet fra din lokale elektronikkbutikk. Eksperimentet kan anses som vellykket hvis den elektroniske enheten slutter å fungere etter aktivering av EMP.

   • Mange kontorrekvisitabutikker selger ganske rimelige elektroniske kalkulatorer som du kan sjekke effektiviteten til den opprettede emitteren.

3. Sett batteriet tilbake i kameraet. For å gjenopprette ladningen må du sende elektrisitet gjennom kondensatoren, som deretter vil forsyne den elektromagnetiske spolen din med strøm og skape en elektromagnetisk puls. Plasser testobjektet så nær EM-emitteren som mulig.

   La kondensatoren lade. La batteriet lade kondensatoren igjen ved å koble den fra den elektromagnetiske spolen, og koble dem deretter til igjen med gummihansker eller plasttang. Arbeider du med bare hender risikerer du å få elektrisk støt.

   Slå på kondensatoren. Aktivering av blitsen på kameraet vil frigjøre elektrisiteten som er lagret i kondensatoren, som, når den føres gjennom spolen, vil skape en elektromagnetisk puls.

   Opprettelse av en bærbar EM-strålingsenhet

   1. Samle alt du trenger.Å bygge en bærbar EMR-enhet vil gå lettere hvis du har alle nødvendige verktøy og komponenter med deg. Du trenger følgende elementer:

      Fjern kretskortet fra kameraet. Inne i engangskameraet er det et kretskort, som er ansvarlig for funksjonaliteten. Fjern først batteriene, og deretter selve brettet, ikke glem å merke posisjonen til kondensatoren.

      • Ved å jobbe med kamera og kondensator i gummihansker vil du dermed beskytte deg mot mulig elektrisk støt.
      • Kondensatorer er vanligvis formet som en sylinder med to terminaler festet til et brett. Dette er en av de viktigste delene av fremtidens EMR-enhet.
      • Når du har tatt ut batteriet, klikker du på kameraet et par ganger for å bruke opp den akkumulerte ladningen i kondensatoren. På grunn av den akkumulerte ladningen kan du når som helst få elektrisk støt.

   2. Pakk kobbertråden rundt jernkjernen. Ta nok kobbertråd slik at jevnt fordelte svinger kan dekke jernkjernen helt. Pass også på at spolene passer tett sammen, ellers vil det påvirke EMP-effekten negativt.

      • La det være igjen en liten mengde ledning ved kantene av viklingen. De er nødvendige for å koble resten av enheten til spolen.

   3. Påfør isolasjon på radioantennen. Radioantennen vil tjene som et håndtak som spolen og kamerakortet skal festes på. Vikle elektrisk tape rundt bunnen av antennen for å beskytte mot elektrisk støt.

      Fest brettet til et tykt stykke papp. Kartongen vil tjene som et annet lag med isolasjon, som vil beskytte deg mot ubehagelig elektrisk utladning. Ta brettet og fest det til pappen med elektrisk tape, men slik at det ikke dekker banene til den elektrisk ledende kretsen.

      • Fest platen med forsiden opp slik at kondensatoren og dens ledende spor ikke kommer i kontakt med pappen.
      • Kartongunderlaget til PCB skal også ha nok plass til batterirommet.

   4. Fest den elektromagnetiske spolen til enden av radioantennen. Siden elektrisk strøm må passere gjennom spolen for å lage EMP, er det en god idé å legge til et ekstra lag med isolasjon ved å plassere et lite stykke papp mellom spolen og antennen. Ta elektrisk tape og fest spolen til et stykke papp.

      Lodd strømforsyningen. Finn batterikontaktene på brettet og koble dem til de tilsvarende kontaktene på batterirommet. Etter dette kan du feste det hele med elektrisk tape på en ledig del av papp.

      Koble spolen til kondensatoren. Du må lodde kantene på kobbertråden til elektrodene på kondensatoren. En bryter bør også installeres mellom kondensatoren og den elektromagnetiske spolen for å kontrollere strømmen av elektrisitet mellom de to komponentene.

Introduksjon.

For å forstå kompleksiteten til problemene med EMP-trusselen og tiltak for å beskytte mot den, er det nødvendig å kort vurdere historien til studiet av dette fysiske fenomenet og den nåværende kunnskapstilstanden på dette området.

Det faktum at en atomeksplosjon nødvendigvis ville være ledsaget av elektromagnetisk stråling var klart for teoretiske fysikere allerede før den første testen av en kjernefysisk enhet i 1945. Under atomeksplosjoner i atmosfæren og det ytre rom utført på slutten av 50-tallet og begynnelsen av 60-tallet, ble tilstedeværelsen av EMR registrert eksperimentelt.

Imidlertid ble de kvantitative egenskapene til pulsen målt utilstrekkelig, for det første fordi det ikke fantes kontroll- og måleutstyr som var i stand til å registrere ekstremt kraftig elektromagnetisk stråling som eksisterte i ekstremt kort tid (milliondeler av et sekund), og for det andre fordi i disse årene i radio-elektronisk utstyr Bare elektriske vakuumenheter ble brukt, som er lite mottakelige for effekten av EMR, noe som reduserte interessen for studien. Opprettelsen av halvlederenheter, og deretter integrerte kretser, spesielt digitale enheter basert på dem, og den utbredte introduksjonen av midler i elektronisk militærutstyr tvang militærspesialister til å vurdere trusselen fra EMP annerledes.

Beskrivelse av EMR-fysikk.

Mekanismen for å generere EMR er som følger. Under en atomeksplosjon genereres gamma- og røntgenstråling og det dannes en fluks av nøytroner. Gammastråling, som interagerer med molekyler av atmosfæriske gasser, slår ut såkalte Compton-elektroner fra dem. Hvis eksplosjonen utføres i en høyde på 20-40 km, blir disse elektronene fanget opp av jordens magnetfelt og, roterende i forhold til kraftlinjene til dette feltet, skaper strømmer som genererer EMR. I dette tilfellet summeres EMR-feltet koherent mot jordoverflaten, dvs. Jordens magnetfelt spiller en rolle som ligner på en faset array-antenne. Som et resultat av dette øker feltstyrken og følgelig amplituden til EMR kraftig i områdene sør og nord for eksplosjonsepisenteret. Varigheten av denne prosessen fra eksplosjonsøyeblikket er fra 1 - 3 til 100 ns.

På neste trinn, som varer omtrent fra 1 μs til 1 s, skapes EMR av Compton-elektroner som blir slått ut av molekyler av gjentatte ganger reflektert gammastråling og på grunn av den uelastiske kollisjonen av disse elektronene med strømmen av nøytroner som sendes ut under eksplosjonen. I dette tilfellet viser EMR-intensiteten seg å være omtrent tre størrelsesordener lavere enn ved det første trinnet.

I sluttfasen, som tar en periode etter eksplosjonen fra 1 s til flere minutter, genereres EMR av den magnetohydrodynamiske effekten generert av forstyrrelser av jordens magnetfelt av eksplosjonens ledende ildkule. Intensiteten til EMR på dette stadiet er svært lav og utgjør flere titalls volt per kilometer.

Den største faren for radio-elektronisk utstyr er det første trinnet i EMR-generering, der, i samsvar med loven om elektromagnetisk induksjon, på grunn av den ekstremt raske økningen i pulsamplituden (maksimum nås 3 - 5 ns etter eksplosjonen ), kan den induserte spenningen nå titalls kilovolt per meter på nivå med jordoverflaten, og gradvis avta når den beveger seg bort fra episenteret til eksplosjonen. I tillegg til midlertidig forstyrrelse av funksjonen (funksjonell undertrykkelse) av elektroniske enheter, som muliggjør påfølgende gjenoppretting av funksjonaliteten, kan EMP-våpen forårsake fysisk ødeleggelse (funksjonell skade) av halvlederelementer til elektroniske enheter, inkludert de som er i av-tilstand.

Det bør også bemerkes muligheten for den skadelige effekten av kraftig EMR-stråling fra våpen på elektriske og elektriske kraftsystemer til våpen og militærutstyr (WME), elektroniske tenningssystemer til forbrenningsmotorer (fig. 1). Strømmer opphisset av det elektromagnetiske feltet i kretsene til elektriske eller radiosikringer installert på ammunisjon kan nå nivåer som er tilstrekkelige til å utløse dem. Høye energistrømmer er i stand til å initiere detonering av eksplosiver (HE) stridshoder av missiler, bomber og artillerigranater, samt berøringsfri detonasjon av miner innenfor en radius på 50–60 m fra detonasjonspunktet til middels kaliber EMP ammunisjon (100–120 mm).

Fig. 1. Tvangsstopp av bil med elektronisk tenningssystem.

Når det gjelder den skadelige effekten av EMP-våpen på personell, snakker vi som regel om virkningene av en midlertidig forstyrrelse av tilstrekkelig sensorimotoritet til en person, forekomsten av feilaktige handlinger i hans oppførsel og til og med tap av arbeidsevne. Det er viktig at de negative manifestasjonene av effekten av kraftige ultrakorte mikrobølgepulser ikke nødvendigvis er forbundet med termisk ødeleggelse av levende celler av biologiske objekter. Den skadelige faktoren er ofte den høye intensiteten til det elektriske feltet indusert på cellemembraner, sammenlignbart med den naturlige kvasistatiske intensiteten til det eget elektriske feltet av intracellulære ladninger. Eksperimenter på dyr har vist at selv ved en tetthet av pulsmodulert mikrobølgebestråling. på overflaten av biologisk vev på 1,5 mW/cm2 har det plassert en betydelig endring i de elektriske potensialene i hjernen. Aktiviteten til nerveceller endres under påvirkning av en enkelt mikrobølgepuls som varer fra 0,1 til 100 ms, hvis energitettheten i den når 100 mJ/cm2. Konsekvensene av en slik påvirkning på mennesker er ennå ikke godt studert, men det er kjent at bestråling med mikrobølgepulser noen ganger gir opphav til lydhallusinasjoner, og med økt kraft er til og med tap av bevissthet mulig.

Amplituden til spenningen indusert av EMR i ledere er proporsjonal med lengden på lederen som befinner seg i feltet og avhenger av dens orientering i forhold til den elektriske feltstyrkevektoren.

Dermed kan EMR-feltstyrken i høyspentledninger nå 50 kV/m, noe som vil føre til opptreden av strømmer på opptil 12 tusen ampere i dem.

EMP-er genereres også under andre typer atomeksplosjoner - luft og bakken. Det er teoretisk fastslått at i disse tilfellene avhenger dens intensitet av graden av asymmetri til eksplosjonens romlige parametere. Derfor er en lufteksplosjon den minst effektive når det gjelder å generere EMP. EMR for en bakkeeksplosjon vil ha høy intensitet, men den avtar raskt når den beveger seg bort fra episenteret.

Siden innsamling av eksperimentelle data under underjordiske kjernefysiske tester er teknisk svært komplisert og kostbart, oppnås løsningen på datasettet med metoder og midler for fysisk modellering.

Kilder til EMP (ikke-dødelige våpen). EMP-våpen kan lages både i form av stasjonære og mobile elektroniske rettet strålingskomplekser, og i form av elektromagnetisk ammunisjon (EMM), levert til målet ved hjelp av artillerigranater, miner, guidede missiler (fig. 2), luftbomber, etc.

En stasjonær generator lar deg reprodusere EMR med horisontal polarisering av det elektriske feltet. Den inkluderer en høyspent elektrisk pulsgenerator (4 MV), en symmetrisk dipolstråleantenne på to master og et åpent betongtestområde. Installasjonen sikrer dannelse over teststedet (i høyder 3 og 10 m) av EMR med feltstyrker lik henholdsvis 35 og 50 kV/m.

Mobil (transporterbar) HPDII-generator er designet for å simulere horisontalt polarisert EMR. Den inkluderer en høyspent pulsgenerator og en symmetrisk dipolantenne montert på en tilhengerplattform, samt datainnsamlings- og prosesseringsutstyr plassert i en separat varebil.

EMB er basert på metoder for å konvertere den kjemiske energien fra eksplosjon, forbrenning og elektrisk strømenergi til energien til et elektromagnetisk felt med høy effekt. Løsningen på problemet med å lage EMP-ammunisjon er først og fremst assosiert med tilstedeværelsen av kompakte strålingskilder som kan være plassert i stridshoderommene til guidede missiler, så vel som i artillerigranater.

De mest kompakte energikildene for EMB i dag anses å være spiraleksplosive magnetiske generatorer (EMG), eller generatorer med eksplosiv kompresjon av magnetfeltet, som har den beste spesifikke energitettheten i form av masse (100 kJ/kg) og volum ( 10 kJ/cm3), samt eksplosive magnetodynamiske generatorer (MDG). I VMG, ved hjelp av et eksplosiv, omdannes eksplosjonsenergien

til magnetisk feltenergi med en effektivitet på opptil 10 %, og med et optimalt valg av VMG-parametere – til og med opptil 20 %. Denne typen enhet er i stand til å generere pulser med en energi på titalls megajoule og en varighet på opptil 100 μs. Topp strålingseffekt kan nå 10 TW. EMG-er kan brukes autonomt eller som en av kaskadene for å pumpe mikrobølgegeneratorer. Det begrensede spektralbåndet til EMG-stråling (opptil flere megahertz) gjør deres innflytelse på RES ganske selektiv.

Fig.2. Design (a) og prinsipp (b) for kampbruk av en standard EMB.

Som et resultat oppstår problemet med å lage kompakte antennesystemer som er i samsvar med parametrene til den genererte EMR. I VMDG brukes eksplosiver eller rakettdrivstoff til å generere en plasmastrøm, hvis raske bevegelse i et magnetfelt fører til generering av superkraftige strømmer med tilhørende elektromagnetisk stråling.

Den største fordelen med VMDG er gjenbrukbarheten, siden patroner med eksplosiver eller rakettdrivstoff kan plasseres i generatoren mange ganger. Dens spesifikke vekt og størrelsesegenskaper er imidlertid 50 ganger lavere enn VMG-en, og i tillegg er VMG-teknologien ennå ikke tilstrekkelig utviklet til å stole på disse energikildene i nær fremtid.

De viktigste måtene å utvikle slike produkter på kan identifiseres:

Eksplosivt pumpede Flux Compression Generators, eller FC-generatorer- engangsutstyr som opererer på kjemiske eksplosiver. Grunnlaget for den mest utviklede koaksiale EMR-generatoren er et kobberrør fylt med et homogent høyenergieksplosiv. Det er en armatur rundt hvilken en stator er installert med et gap - en seksjonert lavmotstandsvikling, som igjen er montert i et slitesterkt dielektrisk rør, ofte laget av glasskompositt. Startstrømpulsen leveres av en kondensatorenhet eller en laveffekt FC-generator. Sprengstoffet initieres i det øyeblikket startstrømmen når en toppverdi, og sikringen plasseres slik at initieringsfronten forplanter seg langs eksplosivet langs ankerrøret og deformerer kjeglen.

Der ankeret når statoren, oppstår det en kortslutning mellom polene til statorviklingen. En kortslutning som forplanter seg langs røret skaper effekten av kompresjon av magnetfeltet: generatoren produserer en puls med økende strøm, hvis toppverdi nås før den endelige ødeleggelsen av strukturen. Strømstigetiden er hundrevis av mikrosekunder med toppfeilstrømmer på titalls megaampere og toppfelteffekt på titalls MW. Tilbake på 1970-tallet oppnådde Los Alamos National Laboratory en gevinst på 60 for FC-generatoren (forholdet mellom utgangsstrømmen og startstrømmen) på 60, ​​noe som sikret etableringen av en flertrinns høyeffektsenhet. Problemet med arrangementet i strømforsyningen er forenklet av den koaksiale utformingen.

Selv om FC-generatorer i seg selv er et potensielt teknologisk grunnlag for å generere kraftige elektriske pulser, overstiger ikke utgangsfrekvensen deres, på grunn av prosessens fysikk, 1 MHz. Ved slike frekvenser vil mange mål være vanskelige å angripe selv med svært høye energinivåer, og dessuten vil fokusering av energien fra slike enheter være problematisk.

En atomeksplosjon er ledsaget av elektromagnetisk stråling i form av en kraftig kort puls som hovedsakelig påvirker elektrisk og elektronisk utstyr.

Kilder til forekomst av elektromagnetisk puls (EMP). I sin natur kan EMR, med noen antakelser, sammenlignes med det elektromagnetiske feltet til lyn i nærheten, som skaper interferens for radiomottakere. Bølgelengder varierer fra 1 til 1000 m eller mer. EMR oppstår hovedsakelig som et resultat av samspillet mellom gammastråling generert under en eksplosjon med atomer i miljøet.

Når gammastråler samhandler med atomer i mediet, gis de sistnevnte en energiimpuls, hvorav en liten del brukes på ionisering av atomer, og hoveddelen brukes på å overføre translasjonsbevegelse til elektroner og ioner dannet som et resultat av ionisering. . På grunn av det faktum at mye mer energi tildeles et elektron enn til et ion, og også på grunn av den store forskjellen i masse, har elektroner høyere hastighet sammenlignet med ioner. Vi kan anta at ionene praktisk talt forblir på plass, og elektronene beveger seg bort fra dem med hastigheter nær lysets hastighet i radiell retning fra sentrum av eksplosjonen. Dermed oppstår en separasjon av positive og negative ladninger i rommet i noen tid.

På grunn av at lufttettheten i atmosfæren avtar med høyden, resulterer en asymmetri i fordelingen av elektrisk ladning (elektronstrøm) i området rundt eksplosjonsstedet. Asymmetrien til elektronstrømmen kan også oppstå på grunn av asymmetrien til selve gammastrålestrømmen på grunn av den forskjellige tykkelsen på bombeskallet, samt tilstedeværelsen av jordens magnetfelt og andre faktorer. Asymmetrien til den elektriske ladningen (elektronstrømmen) på stedet for eksplosjonen i luften forårsaker en strømpuls. Den sender ut elektromagnetisk energi på samme måte som den passerer gjennom en strålende antenne.

Regionen der gammastråling interagerer med atmosfæren kalles EMR-kilderegionen. Den tette atmosfæren nær jordens overflate begrenser distribusjonsområdet for gammastråler (den gjennomsnittlige frie banen er hundrevis av meter). Derfor, i en bakkeeksplosjon, okkuperer kildeområdet et område på bare noen få kvadratkilometer og faller omtrent sammen med området der andre skadelige faktorer ved en atomeksplosjon virker.

Under en kjernefysisk eksplosjon i stor høyde kan gammastråler reise hundrevis av kilometer før de interagerer med luftmolekyler og, på grunn av dens sjeldenhet, trenge dypt inn i atmosfæren. Derfor er størrelsen på EMR-kildeområdet stor. Således, med en eksplosjon av ammunisjon i stor høyde med en kraft på 0,5-2 millioner tonn, kan det dannes et EMP-kildeområde med en diameter på opptil 1600-3000 km og en tykkelse på ca. 20 km, hvis nedre grense vil passere i 18-20 km høyde (fig. 1.4).

Ris. 1.4. Hovedalternativene for EMP-situasjonen: 1 - EMP-situasjon i kildeområdet og dannelse av strålingsfelt fra bakke- og lufteksplosjoner; 2 - underjordisk EMP-situasjon i en viss avstand fra eksplosjonen nær overflaten; 3 - EMP-situasjon med en eksplosjon i stor høyde.

Den store størrelsen på kildeområdet under en høyhøydeeksplosjon genererer intens EMR rettet nedover over en betydelig del av jordoverflaten. Derfor kan et veldig stort område befinne seg i forhold med sterk EMP-påvirkning, der andre skadelige faktorer ved en atomeksplosjon praktisk talt ikke har noen effekt.

Under atomeksplosjoner i høye høyder kan således utskriftsobjekter som befinner seg utenfor kilden til atomskade bli sterkt påvirket av EMR.

Hovedparametrene til EMR som bestemmer den skadelige effekten er arten av endringen i styrken til de elektriske og magnetiske feltene over tid - formen på pulsen og den maksimale feltstyrken - amplituden til pulsen.

EMR for en bakkebasert atomeksplosjon i en avstand på opptil flere kilometer fra sentrum av eksplosjonen er et enkelt signal med en bratt forkant og en varighet på flere titalls millisekunder (fig. 1.5).

Ris. 1.5. Endring i feltstyrken til den elektromagnetiske pulsen: a - innledende fase; b - hovedfase; c er varigheten av den første kvasi-halv syklus.

EMR-energi er fordelt over et bredt frekvensområde fra titalls hertz til flere megahertz. Den høyfrekvente delen av spekteret inneholder imidlertid en liten brøkdel av pulsenergien; hoveddelen av energien skjer ved frekvenser opp til 30 kHz.

Amplituden til EMR i denne sonen kan nå svært store verdier - i luften, tusenvis av volt per meter under eksplosjonen av laveffektammunisjon og titusenvis av volt per meter under eksplosjoner av høyeffektammunisjon. I jord kan amplituden til EMR nå henholdsvis hundrevis og tusenvis av volt per meter.

Fordi EMP-amplituden avtar raskt med økende avstand, påvirker EMP fra en bakkebasert atomeksplosjon kun noen få kilometer fra eksplosjonens sentrum; over lange avstander har det kun en kortsiktig negativ effekt på driften av radioutstyr.

For en lav lufteksplosjon forblir EMP-parametrene stort sett de samme som for en bakkeeksplosjon, men når høyden på eksplosjonen øker, avtar amplituden til pulsen ved bakkeoverflaten.

Med en lav lufteksplosjon med en kraft på 1 million tonn, sprer EMR med skadelige feltstyrker seg over et område med en radius på opptil 32 km, 10 millioner tonn - opptil 115 km.

Amplituden til EMR i underjordiske og undervannseksplosjoner er betydelig mindre enn amplituden til EMR i eksplosjoner i atmosfæren, så dens skadelige effekt i underjordiske og undervannseksplosjoner er praktisk talt ikke manifestert.

Den skadelige effekten av EMR er forårsaket av forekomsten av spenninger og strømmer i ledere plassert i luften, bakken og på utstyr til andre objekter.

Siden amplituden til EMR raskt avtar med økende avstand, er dens skadelige effekt flere kilometer fra sentrum (episenter) av en eksplosjon med stor kaliber. Således, med en bakkeeksplosjon med en kraft på 1 Mt, er den vertikale komponenten av det elektriske EMR-feltet i en avstand på 4 km 3 kV/m, i en avstand på 3 km - 6 kV/m og 2 km - 13 kV/m.

EMR har ingen direkte effekt på mennesker. EMR-energimottakere er organer som leder elektrisk strøm: alle overliggende og underjordiske kommunikasjonslinjer, kontrolllinjer, alarmer (siden de har en elektrisk styrke som ikke overstiger 2-4 kV likespenning), kraftoverføring, metallmaster og støtter, antenner og underjordiske antenner enheter, over- og underjordiske turbinrørledninger, metalltak og andre strukturer laget av metall. I eksplosjonsøyeblikket vises en puls av elektrisk strøm i dem i en brøkdel av et sekund, og en potensiell forskjell vises i forhold til bakken. Under påvirkning av disse spenningene kan følgende oppstå: sammenbrudd av kabelisolasjon, skade på inngangselementer til utstyr koblet til antenner, luft- og underjordiske linjer (havari av kommunikasjonstransformatorer, svikt i avledere, sikringer, skade på halvlederenheter, etc. , samt utbrenthet av sikringskoblinger som er inkludert i ledningene for å beskytte utstyret. Høye elektriske potensialer i forhold til jord som oppstår på skjermer, kabelkjerner, antenne-materlinjer og kablede kommunikasjonslinjer kan utgjøre en fare for personer som utfører service på utstyret.

EMP utgjør den største faren for utstyr som ikke er utstyrt med spesiell beskyttelse, selv om det er plassert i spesielt sterke konstruksjoner som tåler store mekaniske belastninger fra sjokkbølgen fra en atomeksplosjon. EMR for slikt utstyr er den viktigste skadefaktoren.

Kraftledninger og deres utstyr, designet for spenninger på titalls og hundrevis av kW, er motstandsdyktige mot effekten av elektromagnetiske pulser.

Det er også nødvendig å ta hensyn til den samtidige virkningen av en øyeblikkelig gammastrålingspuls og EMR: under påvirkning av den første øker ledningsevnen til materialer, og under påvirkning av den andre induseres ytterligere elektriske strømmer. I tillegg bør det tas hensyn til deres samtidige påvirkning på alle systemer som befinner seg i eksplosjonsområdet.

Høye elektriske spenninger genereres (induseres) på kabel og luftledninger fanget i sonen med kraftige pulser av elektromagnetisk stråling. Den induserte spenningen kan forårsake skade på inngangskretsene til utstyret ved ganske avsidesliggende deler av disse linjene.

Avhengig av arten av virkningen av EMR på kommunikasjonslinjer og utstyret som er koblet til dem, anbefales følgende beskyttelsesmetoder: bruk av to-tråds symmetriske kommunikasjonslinjer, godt isolert fra hverandre og fra bakken; utelukkelse av bruk av entråds eksterne kommunikasjonslinjer; skjerming av jordkabler med kobber, aluminium, blykappe; elektromagnetisk skjerming av enheter og utstyrskomponenter; bruk av ulike typer beskyttende inngangsenheter og lynbeskyttelsesutstyr.