一種利用力學碰撞原理易實現的防撞匙鎖芯設計研究

嚴維森+++金瑩+++楊昊琦+++段承鑫

摘 要：撞匙開鎖作為一種非技術開鎖方法，不需要經過專業的訓練在短時間內也能成功的開啟彈子鎖。本研究主要是在不改變鎖芯的原有結構，不增加其它電子設備，保持低成本的前提下研究一種新的防撞匙鎖芯，從而增加它的安全性。本研究具有廣闊的經濟效益和社會效益。文章介紹了該研究的背景、可行性、主要技術應用和原理，分析了國內外技術發展趨勢等。

關鍵詞：撞匙；低成本；高效；碰撞原理

1 研究背景

在21世紀初，德國鎖匠Klaus Noch利用丹麥人在1970年代發現的撞匙原理制造出撞匙母匙后，這種快速打開彈簧鎖的方法在全球范圍內廣為傳播。任何人幾乎不需要訓練，只要擁有一把母匙就能在數秒鐘內打開同一種類的全部彈簧鎖。

目前，使用撞匙來進行盜竊的案件層出不窮，通過對已有的防撞匙的相關專利進行檢索，發現這些專利有如下特點：基本都需要對鎖芯原理做比較大的改動、或者需要在鎖芯內安裝特殊彈子、或者加裝電子設備。如果采用這類專利做出產品，會導致生產成本增加、鎖芯尺寸增大、設備可靠性降低。并且目前，這類產品并沒有實現市場化，也未得到大規模普及，對現有普通鎖具存在極大的安全風險。

2 可行性研究

本文研究的防撞匙鎖芯為替代現有市場上正常生產的彈簧鎖，使其達到更高的防盜級別，并且不增加鎖心的原有體積，不增加額外的電子設備，對原來生產的難度和成本的影響比較小，具有可觀的市場及生產前景。

3 主要原理和技術

3.1 主要原理

傳統彈子鎖一般有4～5道彈子，同一工廠生產的同一批次彈子鎖，鎖芯內部結構大同小異，這就導致了有一把撞匙母匙便能開啟一批鎖的尷尬局面。在不法分子使用撞匙開鎖時，由于現有鎖芯中彈子的分布和組合，撞匙撞擊第一個彈子，使其與相鄰第二個彈子分離，上升高度超過內鎖芯與外鎖芯相切面使鎖芯開啟。為了改善這種情況，本研究應用了力學上的碰撞原理，簡單的改變彈子分布結構。根據牛頓擺實驗原理，調整鎖芯中任意一組或幾組彈子，使同組中三顆彈子質量相同或第二、第三顆質量相同，在撞匙開鎖的過程中第三顆彈子吸收撞擊產生的動能，確保了前兩顆彈子相對靜止，使撞匙失效達到鎖芯防撞匙的最終設計目的。

3.2 彈子分布調整說明

圖1所示的是彈子分布調整后的鎖芯內部彈子分布示意圖，在第二道和第五道彈子組槽內都改為加裝一個質量相同的彈子，即在第二道和第五道彈子組槽內都是3個彈子，其余的彈子組槽內的彈子仍為2個。圖2是本研究防撞匙鎖芯的外觀結構圖。

圖1和圖2所示的防撞匙鎖芯組成部件分別為：1鉛封、2彈簧、3彈子C1、4彈子B1、5彈子A1、6內鎖芯7、外鎖芯、8彈子C2、9彈子B4、10彈子A4、11鎖芯、12撞匙。

根據力學碰撞原理，應用動量守恒，如式（1），以及動能守恒，如式（2），[1][2]?？傻檬剑?），再將其與動量公式聯立可得式（4）。

由此可得當彈子質量相同時，第一個彈子受到撞匙撞擊后獲得的動能將會傳給下一個彈子，第一個彈子速度變為零，第二個彈子獲得第一個彈子碰撞之前的速度繼續運動，從而兩彈子觸面發生分離；如圖1所示，在原來的基礎上增加一個彈子以后，使得鎖芯內部3、4、5部分所示的彈子質量相等，由此，圖1中的3、4、5部分為一組的彈子組受到撞匙的撞擊后就只有最后一個彈子（如圖1中的3部分）會彈起，保證了4、5彈子接觸面始終在內外鎖芯相切面以下，使其不發生分離，這樣，只需增加一個彈子就可以達到很好的防撞匙效果。

4 結束語

本研究的防撞匙鎖芯力爭在不改變鎖的基本工作原理、不改變其基本生產流程、不改變零件和鎖芯原有尺寸的基礎上，適當調整彈子的質量，分布及組合方式，達到防撞匙目的。從而避免使用一把母匙開啟同種彈子鎖。技術要求不高，適合大部分鎖廠對現有設備升級改造就能生產，適用范圍廣，成本小，能夠取代市場上已有的部分防撞匙鎖芯，能夠在經濟節約的前提下起到防盜安全的作用，市場前景較好，具有廣闊的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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