Ez a második cikk a rezonanciák fizikai tárgyak megsemmisítésére történő felhasználásáról.
Az első cikk "A Stuxnet vírus orosz lábnyoma" bevezető volt, és széles laikus közönségnek szánt.
Itt az ideje, hogy részletesen megismerkedjünk ezzel a módszerrel, és először nézzük meg a videót a rezonancia vizuális példájával, utána azt hiszem, a cikk témája világosabb lesz, mert jobb egyszer látni, mint százszor elolvasni…
Itt egy videó:
Itt egy másik:
Ezért kérjük, kezelje tisztelettel a rezonanciát.
Olyan híres, ismeretlen a Stuxnet számára
A világhírű Stuxnet vírus mára egyfajta rémtörténetmé változott, mindenki tud róla, de senki sem érti teljesen, hogyan sikerült két évig titokban megsemmisíteni a centrifugákat urándúsítás céljából. Ez nem is szabotázs, hanem egy kifinomultabb szabotázsmód - szabotázs.
Gondoljunk csak bele, hogy két év alatt több száz centrifuga tönkremegy, minden gyártási ütemterv megszakad, a szakembereket "a fülükre" hívják, és nem tehetnek semmit, amíg nem érkezik üzenet Fehéroroszországból a vírus észleléséről. harci terhelése volt a Siemens ipari automatizálására szolgáló belső szoftver frissítő modulja.
Ezt követően a vírust Stuxnet -nek nevezték el. Kitaláltuk az alkalmazott fertőzési módszert, a kernel szintre való behatolásának módszereivel, valamint a Simatic S7 vezérlők jelszavas védelmének feltörési módszerét a helyi hálózatban. Megértettünk valamit abból, amit a centrifuga csoportvezérlő vírus által frissített firmware-e végez.
De még senki sem magyarázta meg a berendezések fizikai kikapcsolásának módszerét ebben a szabotázsban. Ezért mi magunk is megpróbáljuk kitalálni ezt a legfontosabb rejtvényt.
Mit tudunk
Itt található ez a Simatic S7 vezérlő perifériás modulokkal:
Maga a mikroprocesszor egység egy doboz kék kulccsal, minden más periféria. A mikrovezérlő szoftver (speciális STEP 7 tolmácsnyelvet használ) a belső flash memóriában található. A vezérlő szoftverének és firmware -jének frissítése a hálózaton vagy fizikailag, cserélhető flash meghajtón keresztül történik. Az ilyen szabályozók csoportos vezérlőeszközök voltak egyszerre 31 gázcentrifugához.
De közvetlenül megtörték a centrifugákat más eszközökön keresztül, - frekvenciaváltót elektromos motor működtetéséhez, megközelítőleg az alábbiak szerint:
Így néznek ki különböző teljesítményű aszinkron villanymotorok frekvenciaváltói (átalakítói). A név utal ennek az eszköznek a funkcionális céljára, egy szabványos hálózat (három fázis 360 V) feszültségét átalakítja egy különböző frekvenciájú és egy másik névleges háromfázisú feszültséggé. A feszültségátalakítást a hálózatról érkező jelek vezérlik, vagy manuálisan állítják be a központról.
Az egyik Simatic S7 vezérlő azonnal vezérelte a frekvenciaváltók egy csoportját (31 eszköz), ez 31 centrifuga csoportvezérlő egysége volt.
Amint azt a szakemberek megtudták, a csoportvezérlő szoftver szemantikáját erősen módosította a Stuxnet vírus, és a centrifuga meghibásodásának közvetlen okának tekintették a Simatic S7 vezérlő módosított szoftvere által a csoportvezérlő parancsok kiadását a frekvenciaváltók számára..
A vírus által módosított vezérlőberendezés szoftvere ötórás időközönként egyszer 15 percre megváltoztatta az egyes frekvenciaváltók működési frekvenciáját, és ennek megfelelően a hozzá kapcsolt centrifuga villanymotor fordulatszámát.
Ezt írja le a Semantic tanulmánya:
Így a motor fordulatszáma 1410 Hz -ről 2 Hz -re változik 1064 Hz -re, majd újra. A normál működési frekvencia visszahívása ebben az időben 807 Hz és 1210 Hz között lehet.
Tehát a motor fordulatszáma 1410 Hz -ről 2 Hz -es lépésekben 1064 Hz -re változik, majd visszafordul. Emlékeztetőül: a normál működési frekvenciát ebben az időben 807 Hz és 1210 Hz között tartottuk.
A szemantika pedig ez alapján vonja le a következtetést:
Így a Stuxnet szabotálja a rendszert azzal, hogy különböző időpontokban lelassítja vagy felgyorsítja a motort
(Így a Stuxnet szabotálja a rendszert azáltal, hogy különböző időpontokban lelassítja vagy felgyorsítja a motort különböző fordulatszámokra.)
A modern programozók számára, akik fizikát és villamosmérnöki tudást csak a középiskola szintjén ismernek, ez valószínűleg elég, de az illetékes szakemberek számára ez a magyarázat nem következetes. A centrifuga forgórészének forgási sebességének a megengedett tartományon belüli megváltozása és a működési frekvencia rövid távú 200 Hz-es (kb. 15%-os) túllépése önmagában a névleges értéktől nem vezethet a berendezés hatalmas meghibásodásához.
Néhány technikai részlet
Így néz ki a dúsított urán előállítására szolgáló gázcentrifugák kaszkádja:
Több tucat ilyen kaszkád van az urándúsító gyárakban, a centrifugák száma meghaladja a 20-30 ezret …
Maga a centrifuga meglehetősen egyszerű szerkezetű, itt van a vázlatos rajza:
De ez a konstruktív egyszerűség csal, a tény az, hogy egy ilyen, körülbelül két méter hosszú centrifuga forgórésze körülbelül 50 000 fordulat / perc sebességgel forog. A bonyolult térbeli konfigurációjú, közel két méter hosszú rotor kiegyensúlyozása nagyon nehéz feladat.
Ezenkívül speciális eljárásokra van szükség a forgórész felfüggesztéséhez a csapágyakban; ehhez speciális rugalmas tűcsapágyakat használnak, komplex önbeálló mágneses felfüggesztéssel.
A gázcentrifugák megbízhatósága érdekében a fő probléma a mechanikai szerkezet rezonanciája, amely a forgórész bizonyos forgási sebességéhez kapcsolódik. A gázcentrifugákat még ez alapján is kategorizálják. A rezonancia feletti forgórészsebességgel működő centrifugát szuperkritikusnak, alul szubkritikusnak nevezzük.
Ne gondolja, hogy a forgórész fordulatszáma a mechanikus rezonancia frekvenciája. Semmi ilyesmi, mechanikai rezonancia nem függ össze a centrifuga rotor forgási sebességével nagyon összetett összefüggéseken keresztül. A rezonanciafrekvencia és a forgórész fordulatszáma nagyságrenddel eltérhet.
Például egy centrifuga tipikus rezonanciaterülete a 10 Hz-100 Hz közötti frekvencia, míg a rotor fordulatszáma 40-50 ezer fordulat / perc. Ezenkívül a rezonanciafrekvencia nem fix paraméter, hanem lebegő, ez függ a centrifuga aktuális működési módjától (összetétel, a gázhőmérséklet sűrűsége elsősorban) és a forgórész felfüggesztési szerkezetében fellépő holtjátéktól.
A berendezésfejlesztő fő feladata, hogy megakadályozza a centrifuga működését fokozott rezgésű (rezonancia) módokban; ehhez az automatikus vészleállító rendszerek a rezgésszinthez (nyúlásmérők), a forgórész fordulatszámán történő működés, ami a mechanikai szerkezet rezonanciáját okozza (tachométerek)), a motor megnövelt áramterhelése (áramvédelem).
A vészhelyzeti rendszereket soha nem kombinálják a berendezés normál működéséért felelős berendezésekkel, ezek különálló, általában nagyon egyszerű elektromechanikus rendszerek a munka leállítására (egyszerűen vészkapcsolók). Tehát nem lehet programszerűen letiltani és újrakonfigurálni őket.
Az USA -ból és Izraelből érkezett kollégáknak teljesen nem triviális feladatot kellett megoldaniuk, megsemmisíti a centrifugát anélkül, hogy a biztonsági automatika bekapcsolna.
És most az ismeretlenről, hogyan történt
A "NAUTSILUS" tudományos központ fordítóinak könnyű kezével, akik lefordították oroszra a Symantik szakembereinek kutatásait, sok olyan szakember, aki nem olvasta el a Symantik jelentést az eredetiben, úgy vélekedett, hogy a balesetet az üzemi feszültség okozta a frekvencia 2 Hz -re csökkentve a centrifuga elektromos motorra.
Ez nem így van, a helyes fordítást a cikk szövegének elején adjuk meg.
És elvileg lehetetlen csökkenteni a nagysebességű indukciós motor tápfeszültségének frekvenciáját 2 Hz-re. Még egy ilyen alacsony frekvenciájú feszültség rövid távú táplálása is a tekercsekhez rövidzárlatot okoz a tekercsekben, és áramvédelmet vált ki.
Minden sokkal okosabban történt.
Az alábbiakban ismertetett elektromechanikus rendszerekben a rezonancia gerjesztésének módszere újnak mondható, és engem tartanak a szerzőjének, de valószínűleg a Stuxnet vírus szerzői már használják, így sajnos csak plagizálni kell..
Mindazonáltal az ujjaimon magyarázok, ugyanakkor oktatási programot vezetek a fizika alapjairól. Képzeljünk el egy hatalmas terhet, mondjuk egy tonnát, amely egy kábelen lóg, mondjuk 10 méter hosszú. Megkaptuk a legegyszerűbb ingat, saját rezonanciafrekvenciájával.
Tegyük fel, hogy a kisujjával meg akarja lendíteni, 1 kg erőfeszítéssel. Egyetlen kísérlet sem hoz látható eredményt.
Ez azt jelenti, hogy többször kell nyomni, 1 kg erőfeszítéssel, mondjuk 1000 -szer, akkor feltételezhetjük, hogy egy ilyen többszörös erőfeszítés összesen egyenértékű lesz egy tonnánkénti erőfeszítéssel. elég egy ilyen inga lengéséhez.
Így változtatunk a taktikán, és elkezdjük többször tolni a felfüggesztett terhet a kisujjunkkal, minden alkalommal 1 kg erőfeszítéssel. Nem fogunk ismét sikerrel járni, mert nem ismerjük a fizikát …
És ha tudnák, akkor először kiszámítják az inga oszcillációs periódusát (a súly abszolút lényegtelen, a felfüggesztés 10 méter, a gravitációs erő 1 g), és ezzel a periódussal elkezdték nyomni a terhelést a kisujjal. A képlet jól ismert:
10-20 perc múlva ez a tonna súlyú inga meglendülne, hogy "mama ne sírjon".
Ezenkívül nem szükséges kisujjal nyomni az inga minden minőségét; ez megtehető egyszer vagy kétszer, és akár az inga száz ingadozása után is. Csak a felépítési idő arányosan növekszik, de a felhalmozási hatás teljesen megmarad.
És mégis meglepem azokat az embereket, akik ismerik a fizikát és a matematikát a középiskola kötetében (egy tipikus modern programozó tudásának szintje), egy ilyen inga lengési ideje nem függ az oszcillációs amplitúdótól, egy milliméterrel vagy egy méterre a nyugalmi ponttól, az oszcillációs periódus és ennek megfelelően az inga lengési frekvenciája állandó lesz.
Minden térbeli struktúrának nem is egy, hanem több rezonanciafrekvenciája van; valójában több ilyen inga van benne. A gázcentrifugák műszaki jellemzőik miatt úgynevezett fő rezonanciafrekvenciájukkal, magas minőségi tényezővel rendelkeznek (hatékonyan halmozzák fel a rezgési energiát).
Csak a gázcentrifugát kell ujjával a rezonancia frekvencián meglengetni. Vicc persze, ha van automata vezérlőrendszerrel rendelkező villanymotor, akkor ugyanezt sokkal észrevétlenebbül is meg lehet tenni.
Ehhez növelni / csökkenteni kell az elektromos motor fordulatszámát rángatásokban (ahogy a vírus tette, 2 Hz -en), és ki kell adnia ezeket a rángatásokat a centrifuga mechanikai szerkezetének rezonanciafrekvenciájával.
Más szóval, a motort mechanikus rezonancia frekvenciával kell ellátni, változó frekvenciájú frekvenciafeszültség -átalakító segítségével. Az erő pillanata, amely akkor fordul elő a motorban, amikor a tápfeszültség változásának frekvenciája mechanikai rezonancia frekvenciával kerül át a házba, és fokozatosan a rezonancia rezgések elérik azt a szintet, amelyen a berendezés összeomlani kezd
A frekvenciaingadozásokat egy bizonyos átlagérték közelében "ütéseknek" nevezik, ez minden frekvenciaváltó szokásos hatása, a frekvencia, ahogy mondják, "jár" bizonyos határokon belül, általában nem haladja meg a névleges tized százalékát. A szabotőrök ezeknek a természetes frekvenciaütéseknek álcáztak, saját, mesterségesen bevezetett, az elektromos motor frekvenciájának modulációjával, és szinkronizálták azt a centrifuga térbeli szerkezetének mechanikai rezonanciájának gyakoriságával.
Nem megyek tovább a témába, különben azzal vádolnak, hogy lépésről lépésre utasításokat írok a szabotőröknek. Ezért a vitán kívül hagyom azt a kérdést, hogy megtaláljuk a rezonanciafrekvenciát egy adott centrifugához (ez minden centrifuga esetében egyedi). Ugyanezen okból nem írom le a "finom" beállítás módszerét, amikor a vészhelyzeti rezgés elleni védelem aktiválásának határán kell egyensúlyozni.
Ezeket a feladatokat a frekvenciaváltókba telepített szoftveres kimeneti feszültségáram -érzékelők segítségével oldják meg. Vedd meg a szavam - ez teljesen megvalósítható, csak az algoritmusok.
Ismét a Sayano-Shushenskaya HES balesetéről
Az előző cikkben azt feltételezték, hogy a balesetet a vízerőműben ugyanúgy (rezonancia módszerrel) okozták, mint egy iráni urándúsító üzemben, speciális szoftver segítségével.
Ez persze nem jelenti azt, hogy ugyanaz a Stuxnet vírus működött itt -ott, persze nem. A tárgypusztítás ugyanaz a fizikai elve működött - egy mechanikus szerkezet mesterségesen előidézett rezonanciája.
A rezonancia jelenlétét a turbina burkolatának rögzítéséhez csavarozott anyák és a baleset idején működő egyetlen axiális rezgésérzékelő leolvasása jelzi.
Figyelembe véve a HPP baleset idejének és okainak egybeesését az iráni urándúsító üzemben történt szabotázs tényével, a folyamatos rezgésszabályozó rendszer a baleset idején kikapcsolt, az egység működtetése a turbinaegység automatikus vezérlőrendszere, feltételezhető, hogy a rezonancia nem véletlen, hanem ember alkotta jelenség volt.
Ha ez a feltevés helyes, akkor a gázcentrifugákkal ellentétben a turbinaegység megsemmisítése kézi beavatkozást igényelt. A HPP -n beszerezhető berendezések nem tették lehetővé, hogy a szabotázsszoftver automatikusan érzékelje az egyes rezonanciafrekvenciákat, majd a vészhelyzeti üzemmódban tartsa a rezgéseket a vészhelyzeti érzékelők aktiválása nélkül.
A vízerőműben a szabotázsszoftver munkája megkövetelte az "emberi tényező" használatát. Valakinek valahogy ki kellett kapcsolnia a rezgésszabályozó szervert, és ezt megelőzően át kell adnia a szabotázsszoftver fejlesztőinek egy adott turbinaegység rezonanciájának paramétereit, amelyeket hat hónappal a baleset előtt eltávolítottak belőle egy tervezett javítás során.
A többi csak technika kérdése volt.
Nem kell azt gondolni, hogy a rezonancia a turbina forgórészének testében történt, természetesen nem. A turbina rotor és a vezetőlapátok között elhelyezkedő, rugalmas kavitációs üregekkel telített vízréteg rezonanciáját okozta.
Leegyszerűsítve el lehet képzelni egy ilyen hasonlatot, alján kavitációs üregekből álló rugó található a turbina rotor és a vezetőlapátok lapjai között, ezt a rugót pedig száz méter magas vízoszlop támogatja. Kiderül, hogy ideális oszcilláló áramkör. Egy ilyen ingarendszer lengése nagyon valós feladat.
Ez a rezonancia miatt van ÖSSZES a vezetőlapátok pengéi eltörtek, és nem mechanikusan, az ütésektől, hanem egy dinamikus terheléstől. Itt van egy fotó ezekről a törött pengékről, felületükön nincsenek mechanikai ütések nyomai:
A vezetőlapátok törött lapátai elzárták a turbina ürítőnyílását, és ebből az előre nem látható körülményből kezdett katasztrófává fejlődni a baleset.
A turbina rotorja egy szupertanker propellerhez hasonlított, és másfél ezer tonna tömegű, 150 fordulat / perc fordulatszámú "zárt vizes kannában" kezdett forogni. A turbina munkaterületén olyan víznyomás keletkezett, hogy a fedél leszakadt, és maga a turbina, a szemtanúk szerint, a generátor forgórészével együtt (1500 tonnás kolosszus) felrepült a turbinacsarnok mennyezetét.
Amit ezután mindenki tudott.
