Кодовый магнитомеханический замок

 

Замок относится к области защитных устройств с достижением технического результата, заключающегося в повышении степени засекреченности замка и практических возможностей его применения в качестве предохранительного устройства в различных системах защиты. Замок состоит из корпуса с полостью и глухим гнездом под ключ, сепаратора, в пазах которого размещаются подвижные магнитные элементы, жестко связанные с большими по диаметру неферромагнитными дисками, установленными на подшипниках с возможностью вращения на неподвижном валу и имеющими на одной из торцевых сторон выступ, взаимодействующий с упором, а на боковой поверхности - направляющий паз. Глубина и ширина паза соответствуют длине и толщине стопорного шипа, выполненного в виде прямоугольной пластины, жестко связанной с подвижной осью исполнительного устройства, имеющей стопорную шайбу, являющуюся упором для возвратной пружины. Замок имеет также подпружиненный двухлепестковый зацеп, ориентируемый проходящим через выполненное в торцевой стороне одного из его лепестков отверстие неметаллическим стержнем, возвратную пружину и подпружиненный шток, связанный с сигнальным устройством. После того, как ключ установлен, к нему необходимо приложить небольшое продольное усилие, направленное в глубь гнезда. Ключ, упираясь в подпружиненный шток, приводит его в движение, которое посредством двухлепесткового зацепа передается на стопорную шайбу. В силу того, что все стопорные шипы разблокированы, продольному перемещению оси ничего не мешает. Двигаясь, она приводит к срабатыванию исполнительного устройства. 8 ил.

Изобретение относится к области защитных устройств и предназначено для исключения несанкционированного доступа к охраняемым объектам, а также их системам и элементам, представляющим собой материальные ценности или источники повышенной опасности.

Известен электромагнитный замок, предназначенный для исключения несанкционированного доступа к объектам такого рода, содержащий включенные в цепь управления электромагнитным запорным устройством (ЭМЗУ) кодовые герконы, магнитный ключ, выполненный в виде блока изолированных друг от друга кодовых магнитов, установленных с возможностью взаимодействия с кодовыми герконами, концевой переключатель в виде замыкаемого магнитоуправляемого контакта и кнопочные переключатели по числу кодовых герконов (SU 1810451 А1, 23.04.1993).

Недостатком этого замка является необходимость выполнения при управлении ЭМЗУ нескольких ручных операций: вставить ключ в замок; набрать на кнопочном переключателе код. Кроме того, применение кнопочного переключателя накладывает определенные ограничения на минимизацию размеров и компактность замка. Одновременно с этим для срабатывания ЭМЗУ, являющегося исполнительным элементом замка, необходимо его подключение к внешнему источнику тока, при этом само ЭМЗУ представляет в общей электрической схеме замка по сути дела четвертую, последовательно включенную группу контактных элементов, что с точки зрения надежности не может не сказаться на значении вероятности безотказной работы всего замка в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является кодовый магнитомеханический замок, содержащий корпус с полостью и глухим гнездом под ключ, размещенный в полости корпуса сепаратор с подвижными магнитными элементами, расположенные с противолежащих сторон сепаратора и вдоль него перфорамки с отверстиями и пазами под магнитные элементы, обойму с неподвижными магнитными элементами, расположенными соосно с подвижными и обращенными к ним одноименными полюсами, ключ для размещения в гнезде корпуса и взаимодействия с магнитными элементами и ручку управления, кинематически связанную с сепаратором посредством узла блокировки, образованного подпружиненным штоком и взаимодействующим с ним фрикционным механизмом (SU 1831558 А3, 30.07.1993).

Недостатком этого замка является то, что для задействования исполнительного устройства необходимо выполнить две операции: вставить в замок ключ и воздействовать на ручку управления. Более того, ключ для данного замка является носителем информации о коде, которая визуально легко может быть считана, а сам ключ, в силу простоты изготовления, дублирован. Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является повышение степени засекреченности замка и практических возможностей его применения в качестве предохранительного устройства в различных системах защиты, а также уменьшение числа ручных операций при его открывании.

Указанный технический результат достигается тем, что в кодовом магнитомеханическом замке, содержащем корпус с полостью и глухим гнездом под ключ, размещенный в полости корпуса сепаратор с подвижными магнитными элементами (ПМЭ) в его пазах и ключ для размещения в гнезде корпуса и взаимодействия с магнитными элементами, согласно изобретению (ПМЭ) выполнены в виде круглых шайб и жестко закреплены на больших по диаметру неферромагнитных дисках на расстоянии своего радиуса от их края, причем диски установлены на подшипниках с возможностью вращения на неподвижном валу и имеют на одной из торцевых сторон выступ в виде перпендикулярно ориентированного к ее поверхности цилиндрического стержня, установленного с возможностью взаимодействия с упором аналогичной формы, жестко связанным с корпусом замка, а на боковой поверхности диски имеют направляющий паз, глубина и ширина которого соответствуют длине и толщине стопорного шипа, выполненного в виде прямоугольной пластины, жестко связанной с подвижной осью исполнительного устройства, имеющей стопорную шайбу и установленной с возможностью продольного перемещения внутри замка за счет поступательного движения упирающегося в стопорную шайбу одного лепестка подпружиненного двухлепесткового зацепа, как и все диски нанизанного на вал с возможностью свободного вращения вокруг его продольной оси, ориентируемого проходящим через выполненное в торцевой стороне одного из его лепестков отверстие неметаллическим стержнем, жестко связанным с торцевой поверхностью крайнего диска, и имеющего возможность перемещаться в направлении, противоположном действию силы упругости пружины, за счет поступательного движения упирающегося в другой его лепесток подпружиненного штока, обеспечивающего срабатывание сигнального устройства и являющегося упором для ключа, представляющего собой стержень, состоящий из магнитонепроницаемых шайб и комбинированных шайб, выполненных в виде дисков, образованных двумя жестко соединенными между собой сегментами, один из которых, составляющий 2/3 от объема шайбы, изготовлен из магнитного материала, а другой выполнен полностью из немагнитного материала, при этом шайбы нанизаны на жестко связанную с головкой ключа ось с возможностью вращения в одну и другую стороны, а толщина и чередование шайб выбраны таким образом, чтобы расположение комбинированных шайб на ключе совпадало с расположением ПМЭ в пазах сепараторов.

На фиг.1 показан кодовый магнитомеханический замок в разрезе; на фиг.2,3 - детализация отдельных фрагментов на фиг.1 в виде трехкратного увеличения и изображения в аксонометрии отдельных его элементов; на фиг.4-6 изображен кодовый ключ и его комбинированная шайба; на фиг.7 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.8 представлено выполнение шайб в виде плиток.

Замок состоит из корпуса 1 с полостью 2 и глухим гнездом 3 под ключ, сепаратора 4, в пазах которого размещаются ПМЭ 5, жестко связанные с большими по диаметру неферромагнитными дисками 6, установленными на подшипниках 7 с возможностью вращения на неподвижном валу 8 и имеющими на одной из торцевых сторон выступ 9, взаимодействующий с упором 10, а на боковой поверхности направляющий паз 11, глубина и ширина которого соответствуют длине и толщине стопорного шипа 12, выполненного в виде прямоугольной пластины, жестко связанной с подвижной осью 13 исполнительного устройства (ИУ), имеющей стопорную шайбу 14, являющуюся упором для возвратной пружины 15; замок имеет также подпружиненный двухлепестковый зацеп 16, ориентируемый проходящим через выполненное в торцевой стороне одного из его лепестков специальное отверстие 17 неметаллическим стержнем 18, возвратную пружину 19 и подпружиненный шток 20, связанный с сигнальным устройством (СУ).

Ключ состоит из головки 21, в которой жестко закреплена ось 22 с нанизанными на нее комбинированными шайбами 23 и шайбами 24, выполненными полностью из магнитонепроницаемого материала.

Магнитные полюса комбинированных шайб 23 идентифицированы буквами "S" и "N", а немагнитная часть буквой "n" (нейтраль).

С целью получения строго определенного направления поворота дисков 6 вокруг своей продольной оси на валу 8 условно проведенная через центры всех ПМЭ 5 ось, если смотреть в направлении "А" (см. фиг.1), должна быть несколько смещена по горизонтали на расстояние Δ (от условно проведенной продольной оси глухого гнезда 3, как это показано на фиг.7.

Обойма сепаратора выполнена из немагнитного материала.

ПМЭ 5 могут быть выполнены либо в виде круглых шайб (как это показано на фиг.3), либо в виде квадратных или прямоугольных плиток (см. фиг.8).

Расположение выступов 9 на торцевых сторонах дисков 6 и упоров 10 на боковой стенке корпуса 1 замка выбирается таким образом, чтобы при их контакте стопорные шипы 12 находились строго напротив направляющих пазов 11.

Диаметр отверстия 17 выбирается исходя из диаметра стержня 18 таким образом, чтобы при минимальном люфте обеспечивалось свободное перемещение вдоль него на валу 8 двухлепесткового зацепа 16.

Подшипники жестко связаны с валом 8 (например, методом их напрессовки на вал) с целью исключения перемещения вдоль него дисков 6.

Работа кодового магнитомеханического замка заключается в следующем. В исходном состоянии (когда ключ находится вне замка) диски 6 под действием вращающего момента, обусловленного смещенным, за счет специальным образом размещенных на них ПМЭ 5, центром масс, ориентируются таким образом, что последние (ПМЭ 5) являются "погруженными" в ячейки сепаратора 4, обеспечивающего ослабление их взаимного магнитного поля. Часть направляющих пазов 11 на дисках 6 при этом может находиться в положении совмещения с направлением движения стопорных шипов 12, а другая часть наоборот разориентирована относительно него. Подпружиненный двухлепестковый зацеп 16, ориентируемый вращением одного из крайних дисков 6 посредством стержня 18, находится в положении, исключающем его взаимодействие с подпружиненным штоком 20 и стопорной шайбой 14, напрессованной на подвижную ось 13 ИУ. При таком расположении элементов замка продольное перемещение подвижной оси 13 ИУ будет невозможно: стопорные шипы, с направлением движения которых не совмещены направляющие пазы 11 на дисках 6, будут препятствовать такому перемещению оси 13; продольное перемещение подпружиненного штока 20 в направлении, противоположном действию силы упругости его пружины в силу отсутствия элемента, передающего это движение на стопорную шайбу 14, не вызовет перемещения самой оси 13 ИУ.

Наличие механической связи штока 20 с СУ позволяет при отсутствии факта срабатывания ИУ фиксировать ошибочные или несанкционированные действия лица, пытающегося открыть замок штатным (с помощью специального ключа, см. фиг.4) или нештатным (с помощью других приспособлений, например отвертки, металлического стержня и т.д.) способом.

При установке в гнездо 3 замка ключа последний ориентируется в нем таким образом, чтобы предварительно выставленная на ключе с помощью шайб 23 кодовая комбинация из магнитных полюсов и "нейтралей" за счет взаимодействия с магнитными полями ПМЭ 5 приводила бы к изменению положения только тех дисков 6, направляющие пазы 11 которых находятся в положении несовмещения с направлением движения стопорных шипов 12. Вращаясь под действием магнитного поля, указанные диски 6 стопорятся выступами 9 за упоры 10. При этом происходит совмещение направляющих пазов 11 с направлением движения соответствующих стопорных шипов 12. Положение, занимаемое в этом случае крайним диском 6, приводит к такой ориентации подпружиненного двухлепесткового зацепа 16, при которой обеспечивается контакт одного из его лепестков со стопорной шайбой 14 (со стороны, противоположной той, в которую упирается возвратная пружина 15), а другого - со штоком 20.

После того, как ключ установлен, к нему необходимо приложить небольшое продольное усилие, направленное в глубь гнезда 3. В результате этого ключ, упираясь в подпружиненный шток 20, приводит его в движение, которое посредством двухлепесткового зацепа 16, перемещающегося вдоль вала 8, передается на стопорную шайбу 14, жестко связанную с подвижной осью 13 ИУ. В силу того, что все стопорные шипы 12 разблокированы (имеют возможность свободно пройти через направляющие пазы 11), продольному перемещению оси 13 ничего не мешает. Двигаясь, она приводит к срабатыванию ИУ.

При изъятии ключа из замка все элементы замка приходят в исходное положение. Под действием сил упругости пружин 15, 19 и штока 20 происходит возвратное движение оси 13, двухлепесткового зацепа 16 и штока 20 соответственно.

После изъятия ключа из замка для сохранения в тайне кодовой комбинации расположения магнитных полюсов комбинированных шайб 23 последние путем вращения вокруг оси 22 произвольно ориентируются на ключе так, чтобы код был нарушен. Это исключает несанкционированное использование ключа посторонними лицами в случае его утери, предотвращает визуальное считывание ими с него информации об ориентации комбинированных шайб 23.

Установка в гнездо 3 ключа даже с одной неправильно сориентированной комбинированной шайбой 23 приведет к тому, что расположенный напротив нее диск 6 с ПМЭ 5 либо останется на месте, вместо того чтобы повернуться на определенный угол, либо повернется, но не на тот угол или не в ту сторону. И в том, и в другой случае взаимодействующий с данным диском 6 стопорный шип 12 будет блокировать возможность продольного перемещения подвижной оси 13 ИУ, а значит и срабатывание самого ИУ.

Для противодействия взломщикам, пытающимся вызвать срабатывание ИУ путем оказания сильного импульсного воздействия на подпружиненный шток 20 (например, ударом молотка по металлическому стержню, вставленному в гнездо 3) с целью срезания стопорных шипов 12, один из лепестков (или оба лепестка) двухлепесткового зацепа 17 может быть выполнен из упругого материала, прогибающегося при приложении к нему усилия большего, чем требуется при штатном воздействии на шток 20.

Данное техническое решение может быть использовано в комплексных системах безопасности объектов охраны различного целевого назначения в качестве предохранительного устройства. Например, в системах управления пуском ракет, инициирования зарядов взрывчатого вещества в боеприпасах. Возможно также его применение в горно-взрывном деле в качестве устройства предотвращения выдачи несанкционированных команд на проведение взрывных работ. Кроме того, оно может быть использовано как один из элементов физической защиты в системах безопасности АЭС и ряда других ядерно-опасных объектов. На бытовом уровне возможно его применение в качестве дверного или гаражного замка.

Формула изобретения

Кодовый магнитомеханический замок, содержащий корпус с полостью и глухим гнездом под ключ, размещенный в полости корпуса сепаратор с подвижными магнитными элементами в его пазах и ключ для размещения в гнезде корпуса и взаимодействия с магнитными элементами, отличающийся тем, что подвижные магнитные элементы выполнены в виде круглых шайб и жестко закреплены на больших по диаметру неферромагнитных дисках на расстоянии своего радиуса от их края, причем диски установлены на подшипниках с возможностью вращения на неподвижном валу и имеют на одной из торцевых сторон выступ в виде перпендикулярно ориентированного к ее поверхности цилиндрического стержня, установленного с возможностью взаимодействия с упором аналогичной формы, жестко связанным с корпусом замка, а на боковой поверхности диски имеют направляющий паз, глубина и ширина которого соответствуют длине и толщине стопорного шипа, выполненного в виде прямоугольной пластины, жестко связанной с подвижной осью исполнительного устройства, имеющей стопорную шайбу и установленной с возможностью продольного перемещения внутри замка за счет поступательного движения упирающегося в стопорную шайбу одного лепестка подпружиненного двухлепесткового зацепа, как и все диски нанизанного на вал с возможностью свободного вращения вокруг его продольной оси, ориентируемого проходящим через выполненное в торцевой стороне одного из лепестков отверстие неметаллическим стержнем, жестко связанным с торцевой поверхностью крайнего диска, и имеющего возможность перемещаться в направлении, противоположном действию силы упругости пружины, за счет поступательного движения упирающегося в другой его лепесток подпружиненного штока, обеспечивающего срабатывание сигнального устройства и являющегося упором для ключа, представляющего собой стержень, состоящий из магнитонепроницаемых шайб и комбинированных шайб, выполненных в виде дисков, образованных двумя жестко соединенными между собой сегментами, один из которых, составляющий 2/3 от объема шайбы, изготовлен из магнитного материала, а другой выполнен полностью из немагнитного материала, при этом шайбы нанизаны на жестко связанную с головкой ключа ось с возможностью вращения в одну и другую стороны, а толщина и чередование шайб выбраны таким образом, чтобы расположение комбинированных шайб на ключе совпадало с расположением подвижных магнитных элементов в пазах сепаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8