איך זה עובד: מנעול צילינדר

בשבוע שעבר הראיתי איך בנוי מנגנון הסגירה הפשוט של דלתות פנימיות, וציינתי שגם מנגנונים של דלתות כניסה פועלים באופן דומה. ההבדל הוא שלגבי האחרונים, מה שמניע את לשון המנעול אינו המפתח עצמו, אלא מנגנון מתווך שנקרא צילינדר. הצילינדר הוא גם זה ש"מזהה" את המפתח הייחודי המתאים לו, ומונע – לפחות בתיאוריה – את הכניסה מאנשים שאין להם מפתח כזה. אז לפני שנתחיל, הנה סרטון קצר שמציג צילינדר כפול ואת פעולתו בתוך מנגנון נעילה.

איך זה עובד ב-ynet:

• יש לכם תוכניות? כביסה
• מדליק! פנס דינמו
• יש דלקן? משאבת דלק
  

כיום נהוג להתקין בדירות צילינדרים מסוג קצת שונה, שננעל מתוך הבית בלי צורך במפתח. עם זאת, יש מספר סיבות טובות להסתכל דווקא על הסוג הכפול. ראשית, הוא עדיין נפוץ מאד ועיקרון הפעולה שלו זהה. שנית, יש בו כמה טריקים קטנים ומעניינים שאין בצילינדרים אחרים. שלישית, זה מה שהשגתי. אז איך בדיוק עובד הצילינדר הכפול הזה?

באינטרנט יש טונות של חומר על מנעולי צילינדר – ליתר דיוק, מנעולי פינים (Pin Tumbler Locks) – ומסתבר שחלק גדול מהחומר הזה הוא הקדמה לנושא הפופולרי "איך לפרוץ מנעולים". כל המדריכים הללו מתמקדים בהסברת מערך הפינים, וחלקם עושים עבודה מצוינת. לכן, אחרי שאסקור בקצרה את העניין הזה, אנסה להתמקד כאן דווקא בצד הפחות-מוכר של הצילינדר.

מבוא למנעול פינים

באיור הבא מוצג מנעול צילינדר במבט חזיתי. אנו רואים את הקצה הקדמי של הגליל, אליו נכנס המפתח, ואת התושבת שמקיפה ומחזיקה אותו. אם תסתכלו שוב בסרטון למעלה, בשניות 0:02-0:04, תוכלו לראות שורה של חורים עגולים ברווחים שווים בתחתית התושבת. אלו הם קידוחים שנעשו במפעל ואשר מגיעים עד למרכז הגליל בערך. לתוך כל קדח כזה הוכנס פין מתכת זעיר, אחריו עוד פין, אחריו קפיץ – ולסיום סתמו את הקדח כדי שכל העסק לא יברח. הקפיץ דוחק את הפינים למעלה ככל יכולתו, ומכיוון שדאגו מראש לאורכים מתאימים עבור כל הפינים, נוצר מצב בו הפין התחתון בכל קדח ממוקם חלקו בתוך התושבת וחלקו בגליל, כך שהגליל לא יכול להסתובב.

פעולת המפתח והפינים במנעול צילינדר (צילום: עידו גנדל)

לאורכו של המפתח יש שיניים בגבהים שונים. תבנית הגבהים הזו היא מה שמבדיל בין מפתחות שונים – בהנחה שמדובר באותו יצרן ובאותו סוג מנעול. כל שן תואמת בדיוק לגובה של הפין העליון שניצב מולה בגליל. לכן, כשהמפתח המתאים נכנס עד הסוף, כל הפינים לאורך התושבת נדחפים כלפי מטה כך שהגבול בין הפין העליון לתחתון בכל קדח מתיישר בדיוק עם הגבול שבין הגליל לתושבת. השורה התחתונה של כל זה היא שכעת אין מה שימנע מהגליל להסתובב ולקחת איתו את הפינים העליונים. כשהוא מסתובב, הוא מסובב גם את הבליטה השחורה שראיתם בתחילת הסרטון, וזו מניעה את לשון המנעול. לצורך המחשה נוספת

ניסרתי קצת את הצילינדר מהסרטון הקודם (זה היה קל להפתיע, שלא לומר להדאיג), והתוצאה לפניכם:

עד כאן התיאור הסטנדרטי של הצילינדר, ועם קצת מחשבה אפשר להסיק ממנו עוד כמה דברים מעניינים. למשל, למה אי אפשר למשוך החוצה מפתח תוך כדי סיבוב? כי כדי שהמפתח יוכל לצאת, הפינים שכלואים בתוך הגליל המסתובב צריכים לפנות את הדרך לשיניים הגבוהות – ואת זה הם יכולים לעשות רק כשהם מול הקדחים המתאימים. בנוסף, הסיבה שהשיניים של המפתח הן תמיד משולשות או מעוגלות ולא מרובעות היא כדי שהפינים יוכלו להחליק על השיפועים וכך לעלות ולרדת. הצורה הזיזגזית המשונה של המפתח ושל חור המנעול (במבט קדמי) מבטיחה שהמפתח ייכנס בדיוק למקום הנכון בזווית הנכונה, וגם מפריעה קצת לפורצים להתעסק עם הפינים.

סוד הצילינדר הכפול

צילינדר כפול הוא למעשה שני מנעולי פינים זהים, זה מול זה, שכל אחד מהם יכול להניע את לשון המנעול בכוחות עצמו – מה שמאפשר נעילה ופתיחה גם מבחוץ וגם מבפנים. פשוט, נכון? אבל יש בעיה. ראינו שגליל אינו יכול להסתובב בלי מפתח בפנים ולכן, אם הבליטה שדוחפת את לשון המנעול תהיה על ציר משותף לשני הצילינדרים, מפתח אחד לא יספיק: יהיה צורך להכניס מפתח גם לצילינדר השני כדי שהעסק יוכל להסתובב. ומה קורה כאשר אדם אחד מנסה לפתוח את הדלת, ובדיוק באותו זמן מישהו מעברה השני מנסה לנעול אותה?

באתר של נתן זלדס מצאתי  תמונה יפהפייה. הוא יצר חתך מושלם של צילינדר כפול, כולל הקפיצים! שימו לב בעיקר לרכיב המשונה בצורת H מעובה, בצמוד לקצה המפתח, ולעובדה שהמפתח דחף את הרכיב הזה מעט שמאלה מהמקום הצפוי וה"טבעי" שלו.

חתך של צילינדר כפול. מתוך: http://www.nzeldes.com (צילום: נתן זלדס)

הרכיב הזה הוא הסוד שמאפשר לצילינדר הכפול לעבוד עם מפתח אחד בלבד. קצת קשה לראות זאת בתמונה למעלה, אך ה-H הזהובה חצויה אנכית, ושני החלקים שלה עוטפים ציר אחד ארוך, בצבע כסף. בתמונה למטה, מצד ימין, מוצג הרכיב המסתורי במצבו הטבעי (אם כי בצבעים אחרים): שתי יחידות נפרדות בצורת גליל קצר, מושחלות ומסתובבות בחופשיות על ציר אחד, ולכל אחת מהן שתי "כנפיים" קצרות ועבות. הכנפיים האלה מתאימות לזוג חריצים בטבעת שנושאת את הבליטה המניעה, וכן לזוג חריצים מקביל בקצה הצילינדר.

הרכיבים שמתווכים בין הצילינדרים ללשון המנעול (צילום: עידו גנדל)

וכך זה עובד: כל גליל מסובב או מחזיק את היחידה המכונפת שבצד שלו (זה חיסרון של חקירה עצמאית: אין מי שיגיד לך מה השם המקובל של כל חלק!), אך המפתח דוחף את שתי היחידות גם יחד, כך שרק זו שקרובה למפתח זוכה לסובב את הטבעת: היחידה השניה נדחקת כולה, כולל הכנפיים, לתוך הצילינדר שממול, מחוץ לטווח ההשפעה. מכאן נובע שאי אפשר להכניס שני מפתחות למנעול בו זמנית, ומי שינסה לעשות זאת יגלה שאחד מהם תמיד יישאר קצת בחוץ.

לסיכום, אפשר לראות לאחר החקירה הקטנה שלנו, שהמנעול המכני המודרני הוא פלא קטן, שהושקעו בו המון מחשבה ויצירתיות במטרה למנוע מפולשים להכנס לביתנו. לרוע המזל, מחשבה ויצירתיות יש גם בצד שכנגד: כמו בתחום פריצת המחשבים, גם כאן מוקדשים משאבים רבים לגילוי נקודות התורפה של כל מנעול חדש, והשיטות שמתגלות מגיעות במהרה לכל מי שלא היינו רוצים שיידע. אולי דווקא המנעול הכי פחות בטוח הוא לא הזול או האלמוני, אלא זה הנפוץ והמפורסם, שכל הפורצים כבר מכירים.