Бул физикалык объекттерди жок кылуу үчүн резонанстарды колдонуу темасындагы экинчи макала.
"Stuxnet вирусунун орус изи" биринчи макаласы киришүү болгон жана кеңири аудиторияга арналган.
Бул ыкма менен майда -чүйдөсүнө чейин таанышуу убактысы келди, адегенде резонанстын визуалдык мисалы менен видеону көрүңүз, ошондон кийин макаланын темасы түшүнүктүү болот деп ойлойм, анткени жүз жолу окугандан көрө, бир жолу көргөн жакшы…
Бул жерде видео:
Бул жерде башка:
Андыктан резонанска урматтоо менен мамиле кылыңыз.
Атактуу, Stuxnetке белгисиз
Дүйнөгө белгилүү Stuxnet вирусу азыр кандайдыр бир коркунучтуу окуяга айланып кетти, муну баары билет, бирок эки жыл бою уранды байытуу үчүн центрифугаларды кантип жашыруун түрдө жок кылганын эч ким толук түшүнбөйт. Бул саботаж деле эмес, саботаждын кыйла татаал ыкмасы - саботаж.
Эки жылдын ичинде ойлонуп көрүңүз, жүздөгөн центрифугалар тынымсыз бузулуп жатат, өндүрүштүн бардык графиктери үзгүлтүккө учурап жатат, адистер "кулактарына" чакырылган жана Белорусиядан вирус аныкталгандыгы тууралуу билдирүү келмейинче эч нерсе кыла алышпайт. согуштук жүк Siemensтен өндүрүштүк автоматташтыруу үчүн ички программалык камсыздоонун жаңыртуу модулдары болгон.
Кийинчерээк бул вирус Stuxnet деп аталып калган. Биз колдонулган инфекциянын ыкмасын, анын ядро деңгээлине кирүү ыкмаларын жана жергиликтүү тармакта Simatic S7 контроллерлеринин сырсөздөрүн коргоо ыкмасын аныктадык. Биз центрифуга тобунун контролерунун вирусу жаңыртылган программасынан бир нерсени түшүндүк.
Бирок бул саботаж актысында жабдууларды өчүрүүнүн физикалык ыкмасын азырынча эч ким түшүндүрө элек. Ошондуктан, биз өзүбүз бул эң маанилүү табышмакты табууга аракет кылабыз.
Биз эмнени билебиз
Мына бул Simatic S7 контроллери перифериялык модулдар менен чогулган:
Микропроцессордук блоктун өзү - бул көк ачкычтуу кутуча, калгандары перифериялык түзүлүштөр. Микроконтроллер программасы (атайын STEP 7 котормочу тили колдонулат) ички флеш -эсте жайгашкан. Контроллердин программалык камсыздоосун жана программасын жаңыртуу тармак аркылуу, же физикалык түрдө, алынуучу флешка аркылуу ишке ашат. Мындай контролерлор бир убакта 31 газ центрифугасы үчүн топтук башкаруу түзүлүштөрү болгон.
Бирок алар түздөн -түз центрифугаларды башка түзмөктөр аркылуу бузушкан - электр кыймылдаткычын иштетүү үчүн жыштык алмаштыргыч, болжол менен төмөнкүдөй:
Ар кандай күчтөгү асинхрондук электр кыймылдаткычтары үчүн жыштык өзгөрткүчтөр (конвертерлер) ушундай көрүнөт. Аты бул түзмөктүн функционалдык максатын билдирет, ал стандарттуу тармактын чыңалуусун (үч фазалуу 360В) башка жыштыктагы жана башка рейтингдеги үч фазалуу чыңалууга айландырат. Voltage өзгөртүү тармактан келген сигналдар менен башкарылат, же башкаруу панелинен кол менен коюлат.
Бир Simatic S7 контролеру дароо жыштык конвертерлеринин тобун (31 түзмөк) башкарган, бул 31 центрифугалар үчүн топтук башкаруу блогу болгон.
Адистер аныктагандай, топтук контроллер программасынын семантикасы Stuxnet вирусу тарабынан катуу өзгөртүлгөн жана алар жыштыкты которгучтарга Simatic S7 контроллеринин модернизацияланган программасы аркылуу топтук башкаруу буйруктарын берүүнү центрифуганын бузулушунун түздөн -түз себеби катары карашкан..
Вирустун жардамы менен башкарылган башкаруу аппаратынын программалык камсыздоосу ар бир жыштык конвертеринин иштөө жыштыгын беш сааттык аралыкта бир жолу 15 мүнөткө жана ошого жараша ага туташкан центрифуга электр кыймылдаткычынын айлануу ылдамдыгын өзгөрткөн.
Бул Семантиканын изилдөөсүндө мындай сүрөттөлөт:
Ошентип, кыймылдаткычтын ылдамдыгы 1410Гцтен 2Гцке 1064Гцке чейин өзгөрөт. Эске салсак, учурда кадимки иштөө жыштыгы 807 Гц менен 1210 Гц ортосунда болушу керек.
Ошентип, мотор ылдамдыгы 2 Гц кадам менен 1410 Гцтен 1064 Гцке чейин өзгөрүп, кайра артка кайтат. Эске сала кетсек, учурда кадимки иштөө жыштыгы 807 Гц менен 1210 Гц ортосунда сакталып калган.
Жана Семантика ушунун негизинде бүтөт:
Ошентип, Stuxnet моторду ар кайсы убакта ар кандай ылдамдыкта жайлатып же ылдамдатып системаны саботаж кылат
(Ошентип, Stuxnet ар кандай убакта ар кандай ылдамдыкта кыймылдаткычты жайлатып же ылдамдатып системаны саботаж кылат.)
Физиканы жана электротехниканы орто мектептин көлөмүндө гана билген заманбап программисттер үчүн бул жетиштүү, бирок компетенттүү адистер үчүн мындай түшүндүрмө ырааттуу эмес. Центрифуга роторунун айлануу ылдамдыгынын уруксат берилген диапазондо өзгөрүшү жана иштөө жыштыгынын номиналдык наркынан 200 Гцке (болжол менен 15%) кыска мөөнөттө ашып кетиши жабдуулардын массалык түрдө бузулушуна алып келбейт.
Кээ бир техникалык деталдар
Байытылган уран өндүрүү үчүн газ центрифугаларынын каскады ушундай көрүнөт:
Уран байытуучу заводдордо мындай каскаддар ондоп саналат, центрифугалардын жалпы саны 20-30 миңден ашат …
Центрифуганын өзү дизайндагы жөнөкөй түзүлүш, бул жерде анын схемасы:
Бирок бул конструктивдүү жөнөкөйлүк алдап жатат, чынында мындай узундугу эки метрдей болгон мындай центрифуганын ротору болжол менен 50,000 айлануу ылдамдыгында айланат. Узундугу дээрлик эки метр болгон татаал мейкиндик конфигурациясы бар роторду баланстоо - абдан татаал иш.
Мындан тышкары, подшипниктерде роторду токтотуунун атайын ыкмалары талап кылынат; бул үчүн атайын ийкемдүү ийне подшипниктери колдонулат, алар комплекстүү өз алдынча тегиздөөчү магниттик асма менен толукталган.
Газ центрифугаларынын ишенимдүүлүгү үчүн негизги көйгөй механикалык түзүлүштүн резонансы болуп саналат, ал ротордун айлануу ылдамдыгынын белгилүү ылдамдыгы менен байланыштуу. Газ центрифугалары ал тургай ушул категорияга бөлүнөт. Ротордук ылдамдыкта резонанстын үстүндө иштеген центрифуга суперкрититтик, төмөндө - субкритикалык деп аталат.
Ротордун ылдамдыгы механикалык резонанстын жыштыгы деп ойлобоңуз. Эч нерсе, механикалык резонанс центрифуга роторунун өтө татаал мамилелер аркылуу айлануу ылдамдыгына байланыштуу эмес. Резонанс жыштыгы жана ротордун ылдамдыгы чоңдукка жараша өзгөрүшү мүмкүн.
Мисалы, центрифуганын типтүү резонанстык аймагы 10Гц-100Гц диапазонундагы жыштык, ал эми ротордун ылдамдыгы 40-50 миң об / мин. Мындан тышкары, резонанстык жыштык туруктуу параметр эмес, бирок калкып жүрүүчү, бул центрифуганын учурдагы иштөө режимине (курамы, газдын температурасынын тыгыздыгы биринчи кезекте) жана ротордун асма структурасындагы арткы реакцияга жараша болот.
Жабдууларды иштеп чыгуучунун негизги милдети - центрифуганын термелүү режиминде иштөөсүнө жол бербөө (резонанстар); бул үчүн вибрация деңгээли үчүн автоматтык авариялык бөгөө тутумдары (деформация өлчөгүчтөр), механикалык түзүлүштүн резонансын пайда кылган ротор ылдамдыгында иштөө (тахометрлер)), мотордун учурдагы жүктөмдөрү көбөйдү (учурдагы коргоо).
Шашылыш системалар эч качан орнотуунун нормалдуу иштеши үчүн жооптуу жабдуулар менен айкалышпайт, алар өзүнчө, адатта, ишти токтотуу үчүн абдан жөнөкөй электромеханикалык системалар (жөн гана авариялык өчүргүчтөр). Ошентип, сиз аларды программалык түрдө өчүрүп жана конфигурациялай албайсыз.
АКШ менен Израилден келген кесиптештер таптакыр жөнөкөй эмес маселени чечиши керек болчу, - коопсуздук автоматикасын иштетпестен центрифуганы жок кылуу.
Ал эми азырынча ал кантип жасалгандыгы белгисиз
Symantik адистеринин изилдөөлөрүн орус тилине которгон "NAUTSILUS" илимий борборунун котормочуларынын жеңил колу менен, Symantik отчетун түпнускада окубаган көптөгөн адистер кырсык авариялык иштөө чыңалуусунан келип чыккан деген пикирге ээ болушкан. Центрифуга электр кыймылдаткычынын жыштыгы 2 Гцке чейин кыскарган.
Бул андай эмес, туура котормо макаланын текстинин башында берилген.
Жана принцип боюнча, жогорку ылдамдыктагы асинхрондук мотордун берүү чыңалуусунун жыштыгын 2 Гцке чейин азайтуу мүмкүн эмес. Мындай аз жыштыктагы чыңалуунун кыска мөөнөттүү камсыздалышы да ороомдо кыска туташууну пайда кылат жана токту коргоону баштайт.
Баары алда канча акылдуу жасалды.
Төмөндө сүрөттөлгөн электромеханикалык системалардагы резонанстын дүүлүгүү ыкмасы жаңы деп ырасташы мүмкүн жана мен анын авторумун, бирок ал Stuxnet вирусунун авторлору тарабынан колдонулган окшойт, ошондуктан, тилекке каршы, ал плагиат үчүн гана калды..
Ошентсе да, мен физикалык негиздер боюнча билим берүү программасын жүргүзүү менен бирге, манжаларым менен түшүндүрөм. Масштабдуу жүктү элестетип көрүңүз, бир тонна дейли, кабелге илинип турат, айталы, узундугу 10 метр. Биз өзүнүн резонанстык жыштыгы бар эң жөнөкөй маятникти алдык.
Муну кичинекей манжаңыз менен 1 кг салмак менен салгыңыз келет дейли. Бир эле аракет эч кандай натыйжа бербейт.
Бул 1 кг күчтү 1000 жолу айтуу менен, аны кайра -кайра басуу керектигин билдирет, ошондо мындай көп аракет бир тоннага болгон аракетти бир жолу колдонууга барабар болот деп божомолдой алабыз. мындай маятникти шилтөөгө жетиштүү.
Ошентип, биз тактиканы өзгөртүп, ар бир жолу 1 кг күч колдонуп, кичине манжабыз менен асылган жүктү бир нече жолу түртө баштайбыз. Биз кайра ийгиликке жете албайбыз, анткени биз физиканы билбейбиз …
Эгерде алар билишсе, анда адегенде маятниктин термелүү мезгилин эсептешет (салмагы таптакыр мааниге ээ эмес, асма 10 метр, тартылуу күчү 1г) жана кичине манжасы менен ушул мезгил менен жүктү түртүп башташат.. Формула жакшы белгилүү:
10-20 мүнөттө салмагы бир тонна болгон маятник "апа ыйлабасын" деп селкинчек болмок.
Мындан тышкары, маятниктин ар бир сапатына кичинекей манжа менен басуунун кажети жок; муну бир, же эки жолу, ал тургай маятниктин жүз термелүүсүнөн кийин да жасаса болот. Болгону, топтолуу убактысы пропорционалдуу түрдө көбөйөт, бирок топтоо эффектиси толугу менен сакталат.
Жана дагы, мен орто мектептин көлөмүндө физиканы жана математиканы билген адамдарды таң калтырам (кадимки заманбап программисттин билим деңгээли), мындай маятниктин термелүү мезгили термелүү амплитудасына көз каранды эмес, аны миллиметрге буруңуз же эс алуу чекитинен бир метр, термелүү мезгили жана ошого жараша маятниктин термелүү жыштыгы туруктуу болот.
Ар кандай мейкиндик структурасында бир эмес, бир нече резонанстуу жыштыктар бар; чындыгында, анда бир нече мындай маятниктер бар. Газ центрифугалары техникалык өзгөчөлүктөрүнө байланыштуу жогорку сапаттагы фактордун негизги резонанстуу жыштыгы деп аталат (алар титирөө энергиясын эффективдүү топтойт).
Резонанстык жыштыкта манжаңыз менен газ центрифугасын термелүү гана калды. Бул тамаша, албетте, эгер автоматтык башкаруу системасы бар электр кыймылдаткычы бар болсо, анда муну алда канча түшүнүксүз түрдө жасаса болот.
Бул үчүн электр кыймылдаткычынын ылдамдыгын жогорулатуу / төмөндөтүү керек (вирус 2 Гцте) жана центрифуганын механикалык түзүлүшүнүн резонанс жыштыгын берүү керек.
Башкача айтканда, кыймылдаткычка өзгөрүлмө жыштыгы бар жыштык чыңалуусун алмаштыргычты колдонуу менен механикалык резонанс жыштыгын берүү керек. Мотордо пайда болгон күч моменти, чыңалуу өзгөрүүсүнүн жыштыгы корпуска механикалык резонанстын жыштыгы менен өткөрүлүп берилет жана бара -бара резонанстуу термелүүлөр орнотуу кыйрай турган деңгээлге жетет
Белгилүү бир орточо мааниге жакын жыштыктын термелүүсү "уруу" деп аталат, бул кандайдыр бир жыштык конвертеринин стандарттык эффектиси, жыштык, алар айткандай, "чуркайт", белгилүү чектерде, адатта, номиналдын ондон он пайызынан ашпайт. Бул диверсанттар жыштыктын табигый соккусун жамынып, электр кыймылдаткычынын жыштыгын жасалма жол менен модуляциялап, центрифуганын мейкиндик түзүлүшүнүн механикалык резонанс жыштыгы менен синхрондоштурушкан.
Мен мындан ары темага кирбеймин, антпесе диверсанттарга этап-этабы менен көрсөтмө жаздым деп мени айыпташат. Ошондуктан, талкуудан тышкары, мен конкреттүү центрифуганын резонанстык жыштыгын табуу маселесин калтырам (ал ар бир центрифуга үчүн жеке). Ошол эле себептен, мен "жакшы" жөнгө салуу ыкмасын сүрөттөбөйм, качан термелүүдөн авариялык коргоону ишке киргизүү алдында тең салмактуулук керек.
Бул милдеттер жыштык алмаштыргычтарга орнотулган чыгаруу чыңалуу ток сенсорлору аркылуу чечилет. Менин сөзүмдү ал - бул абдан ишке ашат, бул жөн гана алгоритмдер.
Дагы Саяно-Шушенская ГЭСиндеги авария жөнүндө
Мурунку макалада ГЭСте болгон авария атайын программалык камсыздоону колдонуу менен Ирандын уран байытуучу заводундагыдай эле (резонанстык ыкма менен) болгон деп божомолдонгон.
Бул, албетте, ошол эле Stuxnet вирусунун бул жерде жана ал жерде иштегенин билдирбейт, албетте. Ошол эле объектти жок кылуунун физикалык принциби иштеди - механикалык структуранын жасалма түрдө жасалма резонансы.
Резонанс бар экени турбина капкагын бекитүү үчүн буралбаган гайкалардын болушу жана кырсык учурунда иштеп жаткан октук термелүүнүн жалгыз сенсорунун көрсөткүчтөрү менен көрсөтүлөт.
Ирандын уран байытуучу заводунда саботаж фактысы менен ГЭСте болгон авариянын убактысынын жана себептеринин дал келүүсүн эске алуу менен, кырсык учурунда үзгүлтүксүз термелүүнү башкаруу системасы өчүрүлгөн. турбина агрегатынын автоматтык башкаруу системасы, резонанс кокусунан болгон көрүнүш эмес, техногендик болгон деп божомолдоого болот.
Эгерде бул божомол туура болсо, анда газ центрифугаларынын абалынан айырмаланып, турбиналык агрегатты жок кылуу милдети кол менен кийлигишүүнү талап кылган. ГЭСте бар жабдуулар саботаждык программалык камсыздоого жеке резонанс жыштыгын автоматтык түрдө аныктоого, андан кийин чукул сенсорлорду иштетпестен, титирөөнү авариялык режимде сактоого мүмкүндүк берген эмес.
ГЭСте диверсиялык программалык камсыздоонун иши "адам факторун" колдонууну талап кылган. Кимдир бирөө кандайдыр бир жол менен дирилдөөнү көзөмөлдөөчү серверди өчүрүшү керек болчу жана ага чейин диверсиялык программалык камсыздоону иштеп чыгуучуларга конкреттүү турбиналык агрегаттын резонанстарынын параметрлерин өткөрүп беришти, алар пландуу оңдоо учурунда кырсыктан алты ай мурун андан алынган.
Калганы техника маселеси болчу.
Резонанс турбина роторунун денесинде болгон деп ойлоонун кажети жок, албетте. Турбина ротору менен багыттоочу канаттардын ортосунда жайгашкан ийкемдүү кавитация көңдөйүнө каныккан суу катмарынын резонансы келип чыккан.
Жөнөкөйлөтүлгөн түрдө мындай аналогияны элестетүүгө болот, түбүндө турбина ротору менен багыттоочу калакчалардын пышактарынын ортосунда кавитация көңдөйүнөн жасалган булак бар жана бул булак жүз метр бийиктиктеги суу мамычасы менен бекемделген. Бул идеалдуу термелүү схемасы болуп чыгат. Мындай маятник системасын термөө - бул абдан реалдуу иш.
Бул резонанстын айынан БААРЫ багыттоочу канаттардын бычактары механикалык эмес, соккудан сынган, бирок динамикалык жүк менен сынган. Мына бул сынган бычактардын сүрөтү, алардын бетинде механикалык соккунун издери жок:
Колдонуучу канаттардын сынган пышактары турбинанын дренаждык тешигин бууп салышкан жана дал ушул күтүүсүз жагдайдан улам кырсык катастрофага айлана баштаган.
Турбиналык ротор супертанкердин винтине окшошуп, массасы бир жарым миң тонна жана айлануу ылдамдыгы 150 айлануу ылдамдыгына ээ болгон "жабык суу куюлган банкада" айлана баштады. Турбинанын иштөөчү жеринде суунун ашыкча басымы пайда болуп, капкак айрылып кеткен жана турбинанын өзү, күбөлөрдүн айтымында, генератордун ротору менен (1500 тонналык колосс) чейин учуп кеткен. турбиналык залдын шыбы.
Андан ары баарына белгилүү болгон нерсе.
