Zamek szyfrowy

Tego typu zamki stosuje się i dziś, na przykład w kłódkach szyfrowych, ale na pewno ocalały jeszcze ogniotrwałe kasy, w których być może do tej pory leżą złoto, stara biżuteria i papiery wartościowe. Kłódki z zamkami szyfrowymi są wygodne, bo niemożliwe jest zgubienie klucza, a każdy domownik, który zna szyfr, może bez problemu otworzyć zamek. Tym razem proponuję, abyśmy zrobili działający model zamka szyfrowego, taki jak do dawnej ogniotrwałej kasy pancernej.

Oglądając filmy, w których fabuła rozgrywa się w latach 20., 30. czy 40., a głównym bohaterem jest inteligentny włamywacz, z pewnością zastanawialiście się, jak działa szyfrowy zamek kas pancernych. Zobaczmy to oczami wyobraźni: na zewnątrz masywnych drzwi, po przeciwnej stronie niż mocarne żołędziowe zawiasy, widoczne jest pokrętło, a pod nim tarcza z cyframi. Nad pokrętłem widnieje trójkątny wskaźnik położenia tarczy, tuż obok uchwyt rodzaj klamki, którym otwiera się drzwi kasy. Żeby tego dokonać, trzeba jednak znać kombinację liczb. Kręcąc tarczą (w prawo lub w lewo), ustawia się cyfry tak, by kolejno znajdowały się pod trójkątnym wskaźnikiem.

Gdy zrobimy to prawidłowo, możemy przekręcić klamkę, rygiel powinien się przesunąć i wówczas drzwi dają się otworzyć. Warto sobie uzmysłowić, że złamanie szyfru wcale nie było takie łatwe, bo zaledwie trójtarczowy zamek o tarczy cyfrowej, na której podziałka ma 40 pozycji, daje 64 000 różnych kombinacji liczb. Matematycy obliczyli to z całą pewnością. Nie wzięli jednak pod uwagę pewnych technicznych ograniczeń zamka. Okazuje się, że specjaliści (kasiarze, ślusarze i producenci zamków) znają te słabości i dla nich poszukiwania prawidłowego szyfru ograniczone są do zaledwie około 100 możliwości. A to już sprawia, że taką kasę można otworzyć w określonym, niezbyt długim czasie. Przypomnijmy sobie filmy, w których w mroku dusznego pomieszczenia zamaskowany kasiarz kręci gałką zamka kasy pancernej raz w jedną, raz w drugą stronę. Bywa, że ma jeszcze na uszach słuchawki lekarskie, aby lepiej słyszeć pracę obracających się wewnątrz zamka kółek. Oczywiście takie otwieranie kas na słuch to już najwyższa szkoła jazdy. Napięcie i skupienie... Aż tu wreszcie kasa otwarta! A jak to zrobił nasz Szpicbródka. No trzeba było uważać! Sztuka polega na takim ułożeniu na słuch mechanizmu zamka, by rozpracować prawidłową kombinację cyfr, a tym samym pozwolić dźwigni zagłębić się w wycięciach tarcz i cofnąć rygiel. Możemy poćwiczyć na własnym modelu zamka kasy pancernej z otwierającą rygiel dźwignią i tarczą szyfrową. Wszystko będzie działać, jak w prawdziwej kasie pancernej. Wykonamy go z drewna i do tego za pomocą prostych narzędzi.

Narzędzia: cyrkiel, ołówek, linijka metalowa, wyrzynarka z brzeszczotem z drobnymi zębami, wiertarka - najlepiej na statywie, koło z papierem ściernym założone do wiertarki zamocowanej w uchwycie albo szlifierka taśmowa, papiery ścierne o różnych gradacjach materiału ściernego od P36 do P200. Stolikowy uchwyt do wiertarki jest konieczny, ponieważ niektóre elementy zamka muszą być obrabiane precyzyjnie jak na tokarce. Wiertło płaskie 14 milimetrów do drewna i otwornica, którą można wiercić różnej średnicy otwory. My potrzebujemy 40-milimetrowe i mniejsze. Oprócz tego pilniki do drewna - zdzierak i gładki. Można je zastąpić dremelem zaopatrzonym w odpowiednie końcówki obrabiające drewno. Konieczne są rękawice ochronne i okulary zabezpieczające oczy przed pyłem powstającym podczas szlifowania.

Materiały: papier, cienka tektura, cienka sklejka, listwa o grubości 6 milimetrów, deska na podstawę zamka. Oprócz tego listwa o przekroju 20 na 20 milimetrów oraz 20 na 10 milimetrów, 10 na 2 milimetry oraz listwa okrągły walec o średnicy 14 milimetrów. Przydadzą się farby: srebrna w spreju i może tubka artystycznej farby akrylowej w kolorze zielonym lub ochry, takiej, jaką malowano kiedyś kasy pancerne.

Podstawę zamka zrobimy z sosnowej deski o wymiarach 280×100 milimetrów i grubości 15 milimetrów.

Ścianka przednia i tylna zamka: przednia została wycięta ze sklejki o grubości 4 milimetrów, ma kształt prostokąta o wymiarach 280×140 milimetrów. Wywierciliśmy w niej dwa otwory: jeden o średnicy 14, drugi 40 milimetrów. Właściwe położenie otworów względem płaszczyzny należy nanieść, wzorując się załączonym rysunkiem. Wycinając ściankę przednią, warto od razu zrobić tylną. Różnią się tylko tym, że w tylnej trzeba będzie wykonać mniejszy otwór 3-milimetrowej średnicy, a w przedniej 40-milimetrowy. Zgadza się natomiast dokładnie położenie środków tych otworów. Żeby to osiągnąć, proponuję obie ścianki złączone ściskami przewiercić równocześnie 3-milimetrowej średnicy wiertłem, a dopiero potem rozwiercić otwór w przedniej ściance do założonej średnicy. Wykonamy go za pomocą nastawnej otwornicy. Pamiętajmy o uprzednim napunktowaniu miejsc pod otwory, zanim zaczniemy wiercić. To niedużo pracy, a uchroni nas od pomyłki lub pośliźnięcia się wiertła.

Koło przednie szyfrowe: wycięte jest z cienkiej sklejki o grubości 4 milimetrów. Ma średnicę 90 milimetrów. Koło rysujemy cyrklem na sklejce i wycinamy za pomocą wyrzynarki z brzeszczotem o drobnych ząbkach. Na koło nalepiamy podziałkę z kreskami co 9 stopni, czyli 40 kresek. Pod co piątą kreską wydrukowane są kolejno cyfry: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 20, 35. Wzór tarczy widać na rysunku. Można ją wydrukować lub narysować samodzielnie nieco inną graficznie. Podziałkę przykleimy centralnie do koła wyciętego ze sklejki. Pamiętajmy, że klejem smarujemy papier, a nie sklejkę. Taki sposób klejenia zapobiegnie sfalowaniu się przyklejanego papieru. Do klejenia można użyć kleju wikolowego.

Pokrętło: Koło pokrętła wytniemy otwornicą z listwy o szerokości 60 milimetrów i grubości 5 milimetrów. Będziemy potrzebować aż ośmiu takich kółek. Tymczasem centralnie do środka dużego koła przyklejamy jedno małe koło o średnicy 40 milimetrów. Górny brzeg koła powinien być zaokrąglony i wygładzony. Przez pokrętło i tarczę wiercimy otwór, z którego będzie wystawać gwóźdź. To nasze sprzęgło przenoszące obroty pokrętła na koło trzeciej tarczy. Napęd na pozostałe tarcze przeniosą małe, wystające z tarcz klocki-zaczepy. Wystający ze spodu tarczy cyfrowej gwóźdź widać na zdjęciu 4.

Koła tarcze ze szczelinami. Potrzebujemy trzech jednakowych kół. Każde z nich ma średnicę 90 milimetrów. Koła rysujemy na sklejce i wycinamy za pomocą wyrzynarki z brzeszczotem o drobnych ząbkach. Taki brzeszczot nie strzępi sklejki. Starajmy się tak prowadzić brzeszczot, by została widoczna linia ołówka. Wszystkie niedokładności zgrubnie wyrównamy papierem ściernym założonym na szybko obracające się koło szlifujące z papierem ściernym. Aby koła były naprawdę równe, możemy zamocować je na wspólnej osi zrobionej ze śruby M5. Na śrubę nakręcamy nakrętkę i zaciskamy tak, by tarcze nie mogły się obrócić. Tak przygotowane tarcze mocujemy w uchwycie wiertarki przytwierdzonej do stołu warsztatowego. Szybko obracające się koła ze sklejki możemy teraz obrobić za pomocą papierów ściernych różnych gradacji, dzięki temu wyglądają, jakby do tego celu użyta została tokarka do drewna. We wszystkich trzech kołach brzeszczotem do metalu wykonujemy szczelinę od obwodu w kierunku środka na szerokość 4 i głębokość 20 milimetrów. Widzimy to na zdjęciu 4. Dla ułatwienia pracy możemy wywiercić otwór wiertłem 4 milimetry i do tego otworu kierować cięcia piły. Na koniec pilnikiem lub dremelem z tarczą piłującą wyrównujemy cięcia. W środku kół wiercimy otwory o średnicy 14 milimetrów.

Koła przekładki. Potrzebujemy 8 jednakowych kółek. Wytniemy je otwornicą z listwy, tak jak to było zrobione z pokrętłem. Wycięte koła obrabiamy papierem ściernym, a następnie wykańczamy ich brzegi, tak jak to jest opisane w przypadku dużych kół. Na zdjęciu 1 widać sposób zamocowania kółek i sposób ich obrabiana papierem ściernym zamocowanym na usztywniającej podkładce. Gdy płaszczyzny i brzegi kółek są równe, możemy wreszcie rozwiercić ich środki wiertłem 14-milimetrowym.

Zaczepy. Z drewna wycinamy prostokątne klocki o wymiarach 12×5×5 milimetrów. Potrzebujemy czterech takich jednakowych elementów. Zaczepy przyklejamy promieniście od obwodu kół 90-milimetrowych w kierunku środka. Do koła 1 przyklejamy pierwszy klocek, tak jak widać to na zdjęciu 4. Do koła drugiego przyklejamy dwa zaczepy po przeciwnych stronach płaszczyzny koła, ale naprzeciw siebie. Do trzeciego koła przyklejamy jeden zaczep, a z przeciwnej strony przyklejamy osiowo dwa kółka przekładkowe. Na zdjęciu 4 widoczne jest też odwrócone koło cyfrowe, z boku otworu osi wystaje gwóźdź, który ma trafić w otwór w kole przekładkowym w tarczy trzeciej. Ten gwóźdź pełni bardzo ważną rolę sprzęgła, ponieważ przenosi napęd z koła cyfrowego na trzecią tarczę. Aby prawidłowo osadzić ten gwóźdź, otwór w przekładkach tarczy wiercimy razem z tarczą cyfrową. Pozostałe tarcze będą obracać się dzięki małym klockom-zaczepom.

Oś tarcz szyfrowych. Wykonana jest z listwy wałka o średnicy 14 milimetrów. Długość wałka 60 milimetrów. W osi centralnie od czoła z obu stron wiercimy 3-milimetrowe otwory na drewnowkręty.

Rygiel. Jest zrobiony z listwy o przekroju 20×20 milimetrów i długości 220 milimetrów. Z jednego końca przyklejamy 60-milimetrowej długości odcinek listwy, a po wyschnięciu wyrzynarką wycinamy wgłębienie o kształcie widocznym na zdjęciu 6 i rysunku 4.

Blokada rygla. Jest zrobiona z listwy o przekroju 20×20 milimetrów i ma długość 35 milimetrów. Blokadę wkleimy pomiędzy prowadnicami w odległości takiej, jaką wyznaczymy w praktyce podczas montażu zamka.

Prowadnice rygla. Są zrobione z listwy o przekroju 20×15 milimetrów i długości 280 milimetrów. Potrzebne są dwie jednakowe prowadnice. Pierwszą przykleimy w odległości 4 milimetrów (to jest takiej, jaką ma grubość sklejka użyta do konstrukcji ścianki przedniej) od dłuższej krawędzi podstawy, a drugą równolegle w odległości 20 milimetrów od pierwszej. Dobrze byłoby posłużyć się listewką, z której zrobimy rygiel, by zachować równoległość przyklejanych prowadnic. Można też wykorzystać już gotowy rygiel. W razie gdyby ta część przesuwała się względem prowadnic ze zbyt dużym oporem, boki rygla należy zeszlifować delikatnym papierem ściernym. Do smarowania drewnianych części dobrze jest użyć smaru silikonowego, który jest całkowicie przeźroczysty, nie tłuści i nie brudzi.

Dźwignia otwierająca. Składa się z dwóch ramion wyciętych z 3-milimetrowej grubości sklejki w kształcie jak na rysunku 2. W dolnej części ramion wycięta została szczelina o długości 10 i szerokości 2 milimetrów. Na przeciwnej części wywiercony jest otwór wiertłem o średnicy 3 milimetrów. W centralnej części ramion wywiercono otwór na drewnianą oś o średnicy 14 milimetrów. Ramionka nakładamy na oś o długości 100 milimetrów. Rozstaw ramion ma być taki, aby mieściły się między nimi trzy tarcze ze szczelinami razem z potrzebnymi kółkami przekładek. Dobrze jest to widoczne na fotografiach 2 i 9. Oś ma wystawać o 15 milimetrów od ramionka, od strony tylnej ścianki. Do otworu o średnicy 3 milimetrów wkładamy i wklejamy przycięty na długość 45 milimetrów gwóźdź. Do szczeliny w dolnej części ramion wklejamy płaską listewkę o długości 45 milimetrów. Ta listewka będzie w przyszłości przesuwać rygiel. Na koniec tu, gdzie znajduje się 14-milimetrowa oś, wklejamy listewkę rozporową o długości 36 milimetrów.

Klamka zamka. Wytniemy ją z deseczki w kształcie widocznym na zdjęciach. W klamce o wymiarach 110×50×15 milimetrów wywiercimy 14-milimetrowy otwór na oś. Za pomocą drewnowkrętu wkręconego prostopadle klamkę mocujemy do osi.

Malowanie. Ściankę przednią oraz przednią krawędź podstawy malujemy farbą akrylową w kolorze zielonym, ochry albo takim, jaki chcemy. Wszystkie inne drewniane części zamka malujemy efektownym srebrnym lakierem w spreju.

Montaż zamka. Przyklejamy tylną ściankę zamka do tylnej prowadnicy. Oś tarcz ze szczelinami mocujemy za pomocą drewnowkrętu do ścianki. Między prowadnice wsuwamy rygiel. Zakładamy dźwignię suwającą rygiel. Dźwignia z obu stron jest obłożona kółkami przekładek pozycjonującymi ją w środku między ściankami zamka. Pomiędzy prowadnicami wyszukujemy miejsce, w którym powinien być ogranicznik rygla i wklejamy go tam. Kolejno na oś zakładamy dwa kółka dystansowe z tarczą ze szczeliną, kółko dystansowe z drugą tarczą ze szczeliną, kółko dystansowe i trzecią tarczę z przyklejonymi osiowo dwoma kółkami dystansowymi <<poprawiłam zdanie, ale bez rysunku nie mam pewności, czy taki sens miał na myśli autor>>. Powierzchnia tych kółek ma się kończyć się równo z osią. Na zdjęciu 7 widoczny jest otwór na wystający gwóźdź. Zakładamy przednią ściankę zamka. Na wystającą oś zakładamy klamkę, którą mocujemy do osi wkrętem do drewna. Klamka jest skierowana w dół, kiedy dźwignia jest w górnym położeniu, a rygiel zamknięty. Pokrętło z tarczą szyfrową przykręcamy do osi, pamiętając o tym, by wystający z tarczy gwoźdź trafił w otwór w kółkach trzeciej tarczy. Jest on sprzęgłem, które przenosi obroty z pokrętła cyfrowego na tarczę ze szczeliną. Koła muszą obracać się bez zbędnego oporu, ale też niezbyt luźno. Mają tkwić w wybranym położeniu.

Działanie. Zasada działania zamka polega na takim ułożeniu tarcz ze szczelinami, by szczeliny były ułożone w jednej linii i żeby można było dźwignię wprowadzić do trzech szczelin równocześnie. Na fotografii 9 widzimy kolejno fazy otwierania i zamykania zamka cyfrowego naszej konstrukcji.

Pozycja 1. Zamek zamknięty. Tarcze ustawione losowo nie pozwalają otworzyć dźwignią rygla.

Pozycja 2. Zaczynamy od obrócenia tarczy cyfrowej w lewo, czyli przeciwnie do kierunku wskazówek zegara. Powinniśmy wykonać dwa obroty, tak by wystające na tarczach zaczepy spowodowały, że wszystkie trzy tarcze obracają się razem.

Pozycja 3. Teraz kręcąc w prawo, ustawiamy pierwszą tarczę. Zaczepy zamieniły się miejscami.

Pozycja 4. Szczelina tarczy ma się znaleźć na wysokości gwoździa dźwigni. Zapiszmy sobie cyfrę, na jakiej ustawiło się pokrętło.

Pozycja 5. Teraz znowu kręcimy pokrętłem cyfrowym w lewo, szukając takiego miejsca, by szczelina drugiej tarczy znalazła się pod dźwignią. Gdy to uzyskamy, zapiszemy w postaci odpowiadającej mu liczby.

Pozycja 6. Obie tarcze ustawione szczelinami pod dźwignią. Podobnie postępujemy z trzecią tarczą.

Pozycja 7. Kręcimy w prawo aż wszystkie trzy szczeliny będą w jednej linii.

Pozycja 8. Teraz przekręcanie klamki powoduje, że dźwignia gładko wchodzi równocześnie we wszystkie trzy szczeliny tarcz, a jej dalszy obrót skutkuje cofnięciem się rygla. Zapisujemy trzecią liczbę szyfru. Zamek jest otwarty. Gdy chcemy zamek zamknąć, energicznie opuszczamy uchwyt klamki.

Pozycja 9. Rygiel przesuwa się na pozycję zamknięty, równocześnie dźwignia wycofuje się ze szczelin, a kiedy to się stanie, uwolnione kółka siłą bezwładności samoczynnie nieznacznie obrócą się tak, że szczeliny już nie znajdują się w jednej linii. To sprawia, że już nie można opuścić dźwigni. Tym samym zamek jest zamknięty i by go otworzyć, trzeba powtarzać od początku całą procedurę obracania tarczy cyfrowej.

Epilog. Nasz zamek szyfrowy, którego zasadę działania już znakomicie znamy, możemy zastosować w praktyce choćby do drzwi komórki. Dodatkowo zawsze otwieranie szyfrowego zamka będzie ciekawsze niż szarpanie się z banalną kłódką. Pamiętajmy jeszcze o tym, by nikt nie podejrzał kombinacji cyfr szyfru, który otwiera drzwi komórki. No i w każdym razie będzie to jeszcze jeden PIN do nauczenia. PIN do komórki z węglem i rowerami.