เครื่องจักรลูกสูบหมุน ( ภาษาเยอรมัน : Rotationskolbenmaschine ( RKM ) ) เป็น เครื่องจักรรูปแบบหนึ่งที่เสนอ (ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา) สามารถใช้เพื่อแปลงแรงดันเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน ( เครื่องยนต์ ) หรือในทางกลับกัน - การเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นแรงดัน ( ปั๊ม ) เครื่องจักรนี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่มีแอปพลิเคชันที่เป็นไปได้ในสาขาที่ต้องการปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงหรือน้ำ รวมถึงปั๊มสำหรับของเหลวที่ไม่กัดกร่อนเมื่อต้องการแรงดันปานกลางหรือสูง ตัวอย่างเช่น: ระบบไฮดรอลิก ระบบขนส่งของเหลวและก๊าซ เครื่องอัด ระบบฉีดเชื้อเพลิงระบบชลประทาน ระบบทำความร้อน ลิฟต์ไฮดรอลิก เครื่องยนต์เจ็ทน้ำ เครื่องยนต์ไฮโดรและนิวแมติก และปั๊มทางการแพทย์^{[ 1 ]} ผู้ประดิษฐ์เครื่องจักรนี้คือBoris I. Schapiroร่วมกับผู้ประดิษฐ์ร่วมLev B. LevitinและNaum Kruk

RKM ทุกรุ่นมีห้องทำงานที่ประกอบด้วยส่วนโค้งวงกลมที่เชื่อมต่อกันอย่างราบรื่น ลูกสูบซึ่งมีรูปทรงสอดคล้องกับผนังของห้อง จะ "กระโดด" จากผนังหนึ่งไปยังอีกผนังหนึ่ง ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุน ลูกสูบมีช่องเปิดที่มีรูปทรงเหมาะสมซึ่งติดตั้งโครงสร้างเฟือง และสิ่งนี้จะขับเคลื่อนเพลาส่งกำลัง (หรือเพลาส่งกำลังสองเพลาในบางรุ่น)

ลูกสูบ ช่องเปิด และห้องทำงานของ RKM นั้น เมื่อมองจากหน้าตัดจะมีลักษณะเป็นรูปวงรีหลายวง ซึ่งในทางคณิตศาสตร์แล้วมีความสัมพันธ์กับรูปทรงที่มีความกว้างเท่ากัน รูปวงรีหลายวงเหล่านี้เป็นรูปทรงที่ไม่สามารถวิเคราะห์ได้ โดยมีอนุพันธ์อันดับสองของเส้นโค้ง (ความโค้ง) ที่ไม่ต่อเนื่อง ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว วิถีของจุดศูนย์กลางความโค้งจึงไม่สามารถวิเคราะห์ได้เช่นกัน และภายในรูปทรงเรขาคณิตของ RKM นั้น จะต้องมีจุดเอกฐาน

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับลูกสูบ วิถีการเคลื่อนที่ของแกนเพลาส่งกำลังจะมีจุดมุม ซึ่งสอดคล้องกับตำแหน่งสุดขั้วของลูกสูบเมื่อเทียบกับห้องทำงาน จุดมุมเหล่านั้น ซึ่งเป็นจุดเอกลักษณ์ของวิถีการเคลื่อนที่ของเพลาส่งกำลัง ไม่สามารถหลีกเลี่ยงหรือทำให้โค้งมนได้ เพื่อให้การทำงานของเกียร์เป็นไปอย่างสมบูรณ์ทางจลศาสตร์

เหตุผลที่จนถึงปัจจุบันนี้ เรขาคณิตของเส้นโค้งที่มีความกว้างคงที่ยังไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบเฟืองได้นั้นก็คือ โครงสร้างเฟืองแบบดั้งเดิมที่มีการกลิ้งของเฟืองอย่างสม่ำเสมอจะไม่สามารถกลิ้งของจุดเอกลักษณ์ได้อย่างแม่นยำ RKM แก้ปัญหานี้โดยการแนะนำระบบเฟืองคู่ควบผกผันซึ่งทำให้สามารถมีวิถีการเคลื่อนที่แบบเอกลักษณ์ของแกนของเฟืองที่กลิ้งได้ และด้วยเหตุนี้จึงทำให้สามารถถ่ายโอนโมเมนตัมเชิงมุมระหว่างการเคลื่อนที่ของลูกสูบผ่านตำแหน่งหยุดได้^{[ 2 ]}

กล่าวโดยง่าย กลไกเฟืองจะทำการแก้ไขการเคลื่อนที่ของลูกสูบ โดยปรับแกนการหมุนขณะที่ลูกสูบเคลื่อนออกจากตำแหน่งหยุด เพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ที่ราบรื่น

ตามทฤษฎีแล้ว ไม่มีข้อจำกัดเรื่องจำนวน "ด้าน" ของห้องทำงาน อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ มักจะมีการใช้งานรูปแบบที่มีส่วนโค้งไม่เกินเจ็ดด้าน

นอกจากนี้ อาจมีเพลาส่งกำลังหนึ่งหรือสองเพลาอยู่ในช่องตรงกลางของลูกสูบ

แน่นอนว่า รูปแบบที่แน่นอนของแต่ละรุ่นขึ้นอยู่กับการใช้งาน ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์สันดาปภายในจะมีวาล์วฉีดเชื้อเพลิงและห้องเผาไหม้เพิ่มเติม แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของแนวคิด RKM

พื้นที่การใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับเครื่องยนต์ RKM ได้แก่: ^{[ 3 ]}

• ปั๊ม: ปั๊มแรงดันปานกลาง แรงดันสูง และปั๊มสุญญากาศเบื้องต้น สำหรับใช้ในเครื่องจักรไฟฟ้า ตู้เย็น ลิฟต์ เครน เครื่องจักรก่อสร้างถนน รถยนต์ เครื่องบิน และการใช้งานอื่นๆ รวมถึงระบบน้ำประปาและระบบทำความร้อนในครัวเรือน และงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์
• เครื่องอัดอากาศ: เครื่องอัดอากาศแรงดันปานกลางและแรงดันสูง สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและครัวเรือนที่หลากหลาย
• มอเตอร์ "เย็น": มอเตอร์ไฮดรอลิกและนิวแมติกที่ใช้ในรถยนต์ เครื่องบิน ยานอวกาศ และเรือ รวมถึงการใช้งานอื่นๆ อีกมากมายในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภค
• เครื่องมือไฟฟ้า: เครื่องมือไฟฟ้าประเภทใหม่สำหรับการเจาะ การตัด และการปรับสภาพพื้นผิววัสดุในหลากหลายช่วงขนาด (ตั้งแต่ขนาดใหญ่พิเศษจนถึงระดับไมโครเมตร)
• เครื่องยนต์สันดาปภายในและภายนอก รวมถึงเครื่องยนต์ดีเซล สำหรับยานยนต์ทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นแบบมีล้อหรือแบบมีตีนตะขาบ (ตั้งแต่รถจักรยานยนต์ รถยนต์ รถบรรทุก ไปจนถึงยานสำรวจดาวอังคาร) เรือเดินทะเลทุกขนาด (ตั้งแต่เรือสำราญไปจนถึงเรือบรรทุกน้ำมันขนาดใหญ่) เฮลิคอปเตอร์ และอากาศยานขับเคลื่อนด้วยใบพัด (รวมถึงอากาศยานน้ำหนักเบาพิเศษ)
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับภาคเกษตรกรรมและอุตสาหกรรม รวมถึงการผลิตน้ำมันและก๊าซ อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบติดตั้งอยู่กับที่ขนาดใหญ่และแบบเคลื่อนที่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉินขนาดกะทัดรัด เป็นต้น
• แหล่งพลังงานไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดสำหรับคอมพิวเตอร์พกพาและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เป็นต้น

พื้นที่หนึ่งที่ RKM มีศักยภาพสูงมากคือตลาดปั๊ม ปั๊ม RKM สามารถมีประสิทธิภาพเท่าเทียมหรือสูงกว่าเทคโนโลยีปั๊มที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ในขณะเดียวกันก็มีข้อได้เปรียบโดยรวมในด้านราคา ขนาด ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน^{[ 4 ]}

แม้จะมีลักษณะทางเรขาคณิตที่คล้ายคลึงกัน แต่เครื่องยนต์ RKM และเครื่องยนต์ Wankelก็มีการออกแบบที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 1 ]}ความคล้ายคลึงกันหลักๆ ระหว่างทั้งสองคือรูปทรงของห้องทำงานและการใช้การเคลื่อนที่แบบหมุน

อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างหลายประการระหว่างทั้งสอง เครื่องยนต์ Wankel มีห้องทำงานที่เคลื่อนที่ได้ ในขณะที่ห้องทำงานของ RKM อยู่กับที่ แกนหมุนของเครื่องยนต์ Wankel เคลื่อนที่เป็นวงกลม ในขณะที่แกนหมุนของ RKM อยู่กับที่ (ในรุ่นเพลาส่งกำลังเดี่ยว ชั่วคราวมีตำแหน่งที่เป็นไปได้สองตำแหน่ง) ในเครื่องยนต์ RKM การจุดระเบิดเกิดขึ้นในช่องที่กะทัดรัด ในขณะที่ของ Wankel เกิดขึ้นในห้องทำงานเอง องค์ประกอบการซีลของ RKM สัมผัสกับห้องทำงานและลูกสูบโดยตรง ซึ่งแตกต่างจากการสัมผัสแบบเส้นตรงของ Wankel ทำให้เครื่องยนต์ RKM มีข้อดีหลายประการเหนือ Wankel: ^{[ 4 ]}

1. ปรับตัวเข้ากับเชื้อเพลิงดีเซลได้ง่ายกว่า
2. รองรับการเผาไหม้ก๊าซแบบบังคับ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ในรูปทรงเรขาคณิตแบบแวนเคล
3. อายุการใช้งานยาวนานขึ้น ประหยัดน้ำมันมากขึ้น และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

แอปพลิเคชันหนึ่งที่ทั้งสองอาจมีร่วมกันได้ก็คือการย่อส่วน เครื่องยนต์ Wankel ขนาดเล็กได้รับการสร้างขึ้นสำเร็จแล้ว^{[ 5 ]}และเป็นไปได้ว่าสามารถทำเช่นเดียวกันกับ RKM ได้^{[ 1 ]}

แม้ว่าจะได้รับการพัฒนาขึ้นในทศวรรษ 1960 แต่ในปัจจุบันยังไม่มีการสาธิตเครื่องยนต์ RKM ที่สามารถใช้งานได้จริง

• เครื่องยนต์โรตารี่ไร้ลูกสูบ

• วิดีโอแสดงการทำงานของเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์ RKM
• MIT Technology Review (ฉบับภาษาเยอรมัน), 7 สิงหาคม 2550, "Der Anti-Wankelmotor" (เครื่องยนต์ต้านแรงเหวี่ยง)
• Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 28 ตุลาคม 2550, "Und er dreht sich doch noch" (แต่ก็ยังเปลี่ยน)
• Наука и Жизнь (Science and Life), ฉบับที่ 5 2008, "Овальные поршни, треугольные цилиндры" (ลูกสูบรูปไข่, กระบอกสูบสามเหลี่ยม)
• ICSAT2008: การประชุมนานาชาติว่าด้วยเทคโนโลยีด้านยานยนต์ที่ยั่งยืน (ดูบทคัดย่อของ Schapiro)