پاورپوینت آشنایی با تسلیحات غیر کشنده

1

آشنایی با تسلیحات غیر کشنده

3
و علمناه صنعه لبوس لکم لتحصنکم من باسکم فهل انتم شاکرون
( سوره مبارکه انبیا آیه 80 )

و ما به او(حضرت داود علیه السلام ) ساخت زره را تعلیم نمودیم تا شما را از آسیب جنگ در امان بدارد ، پس آیا از شکر گزارانید؟

فهرست مطالب

EMP
– معرفی منابع
– تاثیرات
– راه های محافظت
————————————
بمب های گرافیتی
– معرفی
– تاثیرات
– راه های محافظت

5
معرفی منابع EMP
EMP ، تابش ناگهانی موج الکترمغناطیسی
در زمان بسیار کوتاه است که طیف بزرگ
فرکانسی را با دامنه زیاد می پوشاند.
طرز عمل این پالس شبیه یک صاعقه است
اما به مراتب موثر تر و سریعتر

6
تقسیم بندی عملکردی
الف: انفجارات هسته ای:
پالس های ناشی از انفجارات هسته ای که از نوع باند پایه می باشند. در صورت انفجار در ارتفاعات بالاتر از جو زمین، گستره تخریب بسیار وسیعی در حدود چند صد کیلومتر دارند.
ب: بمب های الکترومغناطیسی انفجاری:
در نوع انفجاری و یا اصطلاحا یکبار مصرف، دو نوع پالس در باند پایه و مایکرویو بر حسب تنوع سیستم ها وجود دارد که در هر صورت سیستم تنها یک پالس از خود صادر می کند. بکار گیری این نوع سلاح عمدتا بصورت بمب و راکت و یا پرتابه ای می باشد.
پ : توپ های الکترو مغناطیسی با تغذیه الکتریکی:
توپ الکترومغناطیسی بعنوان یک سلاح چند بار مصرف است که پالس خروجی در این سیستم می تواند از هر دو نوع باند پایه و مایکرویو باشد ( فرکانس های مایکرویو این سلاح از حدود GHZ 1 تا حدود GHZ 15 گزارش شده است ) .

7

بمب الکترو مغناطیسی اخلا گر الکترونیکی:
امواج قدرتی منتشر شده با نفوذ به قسمت های مختلف سیستم مانند آنتن ها، محفظه ها و سیستم ها و کابل ها و مدارات چاپی و نیمه هادی ها می توانند باعث تخریب قطعات و اختلال در سیستم های الکترونیکی شوند .
در جنگ خلیج فارس، از بمب های الکترمغناطیس EMP با توان حدود 16 مگاوات بر علیه تجهیزات الکترونیکی عراق استفاده شده است.
ایالات متحده در سال 1999 از تاسیسات استراتژیک یوگسلاوی به عنوان یک میدان آزمایش برای سلاح های الکترومغناطیسی تهاجمی استفاده نمود. در نقطه مقابل، روس ها نیز از بمب های الکترو مغناطیسی بر علیه ابررایانه های آمریکا استفاده کردند.

8

10
ویژگی ها:
هر کشوری حتی با تکنولوژی در سطح دهه 1940، قادر به ساختن این نوع بمب ها می باشد.
استفاده آنها در سطح کشور ها و حتی توسط تبهکاران با صرف مبلغ حدود 400 دلار یک مدل پایه از آن را می توان ساخت.
سه اثر حرارتی و بیولوژیکی و الکتریکی با سرعت نور حرکت می کنند
عموما به وضیعت آب و هوایی حساس نیستند
دستگاه های الکترونیکی حتی هنگامی که خاموش هستند نیز ممکن است در برابر این سلاح ها آسیب پذیر باشند.
با کوچک شدن اندازه دستگاه های الکترونیکی و فشرده تر شدن آنها ، حساسیت شان نسبت به HPM زیادترمی شود.
بنابر این سیستم های الکترونیکی پیشرفته، آسیب پذیرترین دستگاه ها هستند.
احتمال زیاد اصابت به هدف در مقایسه با سلاح های معمولی ( نیازی به هدف گیری دقیق نیست ).
امکان حمله هم زمان به چند هدف

11
هسته اصلی بمب های الکترومغناطیسی :
– مولد های شارژ فشرده ( FCG )
مولد های هیدرودینامیکی مغناطیسی (MHD )
منابع مایکرویو توان بالا (HPM )

مولد های FCG :
ایده اصلی ساخت FCG ، استفاده از یک انفجار سریع برای فشرده سازی لحظه ای یک میدان مغناطیسی همراه با انتقال انرژی زیاد از انفجار به میدان مغناطیسی می باشد.
FCG ، کامل ترین تکنولوژی قابل استفاده در طراحی بمب های الکترومغناطیسی می باشد.

12

13
سلاح های HPM که به آنها سلاح های RF و سلاح های با پهنای طیف فوق العاده زیاد نیز گفته می شود، اغلب شامل یک منبع تغذیه اولیه انفجاری یا الکتریکی، یک مولد RF و یک آنتن می باشند. محدوده فرکانسی این سلاح ها 10 مگاهرتز تا 100 گیگا هرتز است و با تابش باند باریک و باند پهن چندین فرکانس هم زمان ایجاد کرده و سطح توانی در حدود 100 مگاوات تا 100 گیگا وات دارند .

14

15
آسیب های مقاومتی ناشی از جریان های پالسی سطح بالا به وسیله فشار بیش از حد
حرارتی القاء شده توسط انرژی و شکست ولتاژ ایجاد می شود.
آستانه آسیب برای خازن های الکترولیتی در جهت مثبت آنها 3 الی 10 برابر نرخ ولتاژ DC آنها می باشد.
ترانسفورماتور ها در اثر داغ شدن یا ذوب عایق اطراف سیم، آسیب می بینند.
سوئیچ ها و رله ها نیز در اثر جرقه زنی بین شکاف ها معیوب می شوند.

در بررسی میزان نفوذپذیری محفظه ها، پدیده تشدید بسیار حائز اهمیت است. فرکانس های تشدید،

فرکانس هایی هستند که در آنها میزان نفوذ به محفظه ها به بیشترین مقدار ممکن می رسد.

خطوط نواری و مدار های چاپی به عنوان یکی از مهمترین بخش های یک سیستم الکتریکی، لزوم

حفاظت از آنها در برابر امواج الکترومغناطیسی خارجی از مهمترین گام های طراحی می باشد.
اثر بر قطعات الکتریکی و الکترونیکی

16

قطعات دیجیتالی پیشرفته که در ساخت آنها از تکنو لوژی هایی مانند CMOS استفاده می شود،
اگر در معرض تابش مستقیم HPM قرار بگیرند، بسیار حساس و آسیب پذیرند.
توان مایکروویوی مورد نیاز برای ایجاد آشفتگی در قطعه دیجیتال بیشتر از توان مورد نیاز برای ایجاد اغتشاش در یک قطعه آنالوگ است .

کابلها از نفوذپذیرترین قسمتهای یک سیستم در مقابل امواج الکترو مغناطیسی می باشند.
در یک دسته بندی کلان کابل ها به چهار دسته تک سیم و زوج سیم و چند رشته ای و کابل شیلد و کواکسیال تقسیم می شوند.
تقسیم بندی از جنبه دیگر : تغذیه ای و اطلاعاتی.
عمدتا میزان نفوذ در هادیها در فرکانس های پایین ، بیشتر است.
در فرکانس های بالا سیم های کوتاه هم مانند یک آنتن گیرنده خوب عمل می کنند.

17
اقدامات موثر در کاهش اثرات HPM در سیستمهای الکترونیکی:
1) حفاظ سازی زیر سیستم ها، کابل ها و سیم ها.
2) فیلترینگ مناسب در کابل های اطلاعاتی و تغذیه.
3) ارتباط دادن زیر سیستم ها بوسیله کابل های فیبر نوری.
4) استفاده از محدود کننده های ولتاژ و جریان زیاد
5) جایگزین کردن قطعات حساس مثل تراشه های منطقی MOS با معادلهای مقاوم شده آنها.
6) کم کردن Duty cycle فرستنده ها و گیرنده های حساس.
7) بهینه سازی و اصلاح کردن مدارهای بزرگ و کم کردن تعداد عناصر آنها.
8) استفاده ازسیستم های تطبیق و محافظ برای ورودی تغذیه برق سیستم .
9) باندینگ مناسب در محل اتصالات (کانکتورها …)

18

استفاده تور های فلزی se در حدود 20db افزایش می یابد.

محفظه ها امواج مخرب فرکانس بالا را تا حد زیادی حذف می کنند اما در فرکانس های
پایین این عمل به سادگی قابل انجام نمی باشد و برای حذف این امواج می توان روش های
برش و لتاژ، انحراف سیگنال به زمین،انتخاب محل بهینه روزنه ها در حد امکان و همچنین از مواد مغناطیسی برای تغییر نحوه توزیع میدان داخل محفظه و … استفاده کرد .

استفاده از خم های ربع دایره بجای خم قائم و پوشش عایقی جهت حفاظت خطوط نواری و مدار های چاپی
قرار دادن کل تجهیزات در داخل یک محفظه، که به قفس فارادی معروف می باشد.
در تکنولوژی مدرن برای انتقال اطلاعات به داخل و خارج محفظه از فیبرهای نوری استفاده می کنند.

19

20

21
اصل زمین کردن (Grounding)
اصل پوشش (Shielding)
اصل جداسازی زیرسیستم ها (Segregation)
طراحی اتاق های پوشش مناسب برای کاربرد‏های مختلف
پوشش برای کابل‏ها
استفاده از درزگیرها (Gasket)
متوقف کردن ولتاژها و جریان‏های بزرگ گذرا
اصول اساسی در مقابله :
فیلترهای EMC
انواع ادوات محدود کننده جریان یا ولتاژ
کانکتورهای متوقف کننده ولتاژها و جریان‏های بزرگ گذرا
استفاده توام از فیلترینگ و پوشش
طراحی مناسب بردهای مدار چاپی براساس اصول EMC

22
زمین کردن(Grounding) در سیستم‏ها با دو هدف صورت می‏پذیرد:
– یکی تضمین امنیت پرسنل
– حفاظت از سیستم‏ها و دستگاه‏های مختلف
زمین کردن برای امنیت پرسنل بیشتر در مقابله با صاعقه و نقص‏های سیستم توان می‏باشد که حتی گاهی باعث جاری شدن جریان‏های دهها کیلوآمپری به زمین می‏شوند.

23
طراحی اتاق های پوشش:
درهای ورود و خروج
نصب هواکش با موج بر و جداساز
موج بر برای ورود و خروج هوا
ورود خروج هوا با جدا ساز
سیستم ورود و خروج برای مایعات (لوله هادی با عایق)
سیستم ورود و خروج برای مایعات (لوله غیرهادی)
ورودی سیگنال، سیستم ورود و خروج برای کابل دارای پوشش و سیستم ورود و خروج
برای کابل ها غیر هادی

24
درهای ورود و خروج:
شرایطی که یک در اتاق پوشش، باید برآورده سازد:
از آلیاژ مناسب ساخته شده باشد
با دیواره‏های اتاق اتصال مناسب داشته باشد
از درزگیرهای مناسب استفاده شده باشد
در برابر نفوذ هوای آلوده و گازهای سمی مقاوم باشد
عایق صوتی باشد
قابلیت تحمل فشار بسیار بالا را داشته باشد
در مقابل آتش مقاومت باشد
عایق حرارتی باشد
شمایی از یک در تک لنگه‏ای
انواع درهای اتاق پوشش:
درهای یک لنگه‏ای
درهای دو لنگه‏ای
درهای کشویی

25
نمونه‏ای از هواکش برای اتاق پوشش :
مناسب‏ترین نوع هواکش‏ها، هواکش های موج بری می باشند.
ابعاد سطح مقطعی چنین موج بری کوچک است،
لذا فرکانس قطع هر کدام از این موج برها
بسیار بالاست و امواج
EMP در آن فرکانس ها احتمالاً دامنه
کوچکی دارند.

26
سیستم ورود لوله‏ها و کابل‏های پوشش دار :
برای این منظور از ادواتی با نام بوشینگ استفاده می‏شود.
بوشینگ برای لوله آب :
بوشینگ برای
کابل‏های پوشش‏دار :

27
سیستم ورود کابل‏های غیرهادی:
کابل‏های غیرهادی نظیر فیبرهای نوری اگرچه خود
کمتر حامل امواج EMP می‏شوند و آنها را با خود
داخل پوشش نمی‏برند، لیکن چنانچه با مکانیزم
درستی وارد اتاق نشوند، از فواصل ایجاد شده
در دیواره اتاق پوشش، این امواج وارد اتاق می‏شوند.
این وسیله تعدادی سوراخ روی خود دارد که به ابعاد استاندارد خطوط غیرهادی نظیر فیبرهای نوری در آن تعبیه شده‏اند، تعداد سوراخ ها معمولاً بیش از حد نیاز می‏باشد، برای مسدود کردن سوراخ های اضافی از پیچ‏های ویژه این سوراخ‏ها استفاده می‏شود.

28
استفاده از درزگیرها :(Gasket-Fingerstock)

29
پوشش برای کابل‏ها:
از آنجا که امواج حاصل از یک حمله EMP در مجاورت محل وقوع حمله بسیار پرتوان می‏باشند، به راحتی می‏توانند از پوشش روی کابل عبور کرده، سیگنال عبوری از آن را تحت تاثیر قرار داده و همراه با آن وارد سیستم شوند، برای جلوگیری از این پیشامدها با استفاده از پوشش‏های اضافی، از کابل در برابر EMP حفاظت می‏شود.
پوشش‏های زیپی
برای تقویت پوشش
کابل‏ها

30
انواع ادوات محدودکننده جریان یا ولتاژ:
1- محدود کننده‏های ولتاژ (موازی با سیستم حفاظت شده) :
لامپ‏های تخلیه گازی (ظرفیت انتقال جریان بسیار بالا، ولتاژهای برش بزرگ و سرعت پایین)
محدود کننده‏های پلاسما (ظرفیت انتقال جریان بالا، ولتاژهای برش متوسط و سرعت متوسط)
ادوات سرامیکی (وریستورهای اکسید فلزی)(سرعت بسیار بالا، ظرفیت انتقال جریان بالا)
ادوات حالت جامد (دیودهای زنر، Sidactorها و …) (سرعت های عکس‏العمل بسیار بالا)
2- محدود کننده‏های جریان (سری با سیستم حفاظت شده) :
فیوزهای هوشمند یا PTCها (عکس‏العمل بالاتر)
فیوزهای شیشه ای (تحمل جریان بزرگتر)

31
وریستورها به طور گسترده‏ای در حفاظت در برابر ولتاژهای گذرا استفاده شده‏اند و در ساختارهای بسته‏بندی شده تجاری مختلف در دسترس هستند

– ضخامت متناسب با ولتاژ است.
– سطح متناسب با جریان
– حجم متناسب با انرژی است
محدود کننده‏های توان

32
کانکتورهای مقاوم در برابر EMP:
امروزه استفاده از ادوات حفاظت در برابر Surge به قدری توسعه یافته‏اند که در بعضی
موارد، دیگر نیازی نیست که از آن‏ها به صورت مجزا استفاده شود، بلکه کانکتورهایی ساخته شده‏اند که از محدود کننده‏های ولتاژ و جریان در یک بسته‏بندی کامل سود می‏برند، به علاوه در این بسته بندی‏ها معمولاً از هیت‏سینک نیز استفاده می‏شود.
هرگاه المانی در این کانکتور خراب شود، می‏توان با المان گسسته آن را جایگزین کرد.
کانکتوری که از مدارات متعدد موازی برای حفاظت در برابر Surge بهره می‏برد،

33
کانکتوری که از مدارات متعدد موازی برای
حفاظت در برابر Surge بهره می‏برد
و فیلتر EMI ساده‏ای نیز دارد. در فرکانسهای
بالای 100MHz کار می‏کنند،
می‏تواند به خوبی عمل فیلترینگ
و حفاظت در برابر EMP را همزمان
انجام دهد
و قابلیت مهم این وسیله آنست که
می‏توان آنرا بلافاصله باز کرده و درصورت
خرابی دیودها انها را تعویض کرد.

34
فیلترهای EMI:
فیلترها برای اتلاف و تضعیف سیگنال‏های موجود در روی هادی‏ها در فرکانس‏های
ناخواسته طراحی می‏شوند، در حالیکه فرکانس‏های سیگنال‏های اصلی را از خود عبور می‏دهند.
انواع فیلترهای EMI:
فیلترهای مد مشترک (چوک‏های مد مشترک و هسته‏های فریتی)
فیلترهای خطوط توان
فیلترهای خطوط سیگنال یا مد تفاضلی(انواع فیلترهای دیجیتال و آنالوگ)
استفاده توام از فیلترینگ و پوشش: استفاده از پوشش بدون استفاده از فیلترهای ویژه، کامل نمی‏شود.
برای انتقال خطوط سیگنال و توان به داخل یک محفظه پوشش، حتماً باید از فیلترها استفاده کنیم.

35
نکته مهم حین استفاده از فیلترها برای اتاق پوشش اینست که فیلتر حتماً باید روی دیوار خارجی اتاق پوشش نصب شده و بدنه فیلتر، حتماً باید زمین شود.

36
استفاده از پوشش روی PCBها:
استفاده از پوشش در روی PCBها برای قطعات حساس و گاهی نیز برای تمام PCB بکار می‏رود، استفاده از پوشش در روی PCBها نیز احتیاج به فیلترینگ دارد.

37
فیلترهای خط توان
فیلترهای مد مشترک

38
منابع و ماخذ:
1] ا.چلداوی، م. فکرکن، م. مطاعی، م. دانایی، "اصول تجهیز پرتابه های نظامی به سرجنگی الکترومغناطیسی" ، اولین همایش
. سیستمهای نظامی هوشمند 1381
2] م. فکرکن، ا. چلداوی، "تحلیل و شبیه سازی مولدهای پالسی شار فشرده با در نظر گرفتن اثرات پوستی و همسایگی"، پایان نامه
، دانشکده برق ، دانشگاه علم و صنعت 1382
[3] Thomas holt "Explosively-Driven Helical Magneto-Cumulative Generators" Thesis, TTU 2002.
[4] م. مطاعی، ا.چلداوی،"مولدهای توان بالای پالسی فرکانسی"، پایان نامه، دانشکده برق، دانشگاه علم و صنعت 1382
5]MagnetocumulativeGenerators, NewYork:Springer-VerlagNewYorkInc.,2000.L. Altgilbers, M. Brown, I. Grishnaev, B. Novac, I. Smith, I. Tkach, and Y. Tkach,
[6] سمینار جنگ الکترو نیک ، دانشگاه صنعتی شریف ، مهر ماه 82
[7] گزینه هایی از مقالات دکتر دانایی محمد مهدی ، زمستان 80
8- A. A. smith “coupling of external electromagnetic fields to transmission lines” new york : wiley 1977
9- C.D. talor.R.S.satterwhile and c. w harrison the response of a terminated two – wire transmission line exited by anon – unifrom electromagnetic feld : ieee trans . Antennas propagate . Vol 13 pp 987-989 nov 1965 .
10- E.F. vance . Coupling to shielded cables . New york wiley interscience 1987
11- S.A. Schelkunoff electromagnetic wave . New york : van nostrand , 1945
12- High power microwave sources and technologies robert j.brker .
13- v. dwyer , a. franklhn and d. campbell , thermal failure in semiconductor devices solid state electronics , vol 33 , no , 5 , pp , 553 – 560 , 1990 .
14- The electromagnetic bomb – a weapon of electrical mass destruction http ://www . Cs . Monash . Au / carlo.

39
صلوات بر محمد و آل محمد