двигатель РКМ

Роторно -поршневая машина ( нем . Rotationskolbenmaschine ( RKM ) ) — предложенная (все еще находящаяся в разработке) форма машины . С его помощью можно преобразовать давление во вращательное движение ( двигатель ), либо обратное — вращательное движение в давление ( насос ). Он все еще находится в разработке, но может применяться в областях, где требуются масляные, топливные или водяные насосы, а также насосы для неабразивных жидкостей, когда требуется умеренное или высокое давление. Например: Гидравлика, системы транспортировки жидкости и газа, прессы, системы впрыска топлива, орошения, отопления, гидравлические подъемники, водометные двигатели, гидро- и пневматические двигатели, медицинские насосы. ^{[ 1 ]} Изобретатель машины — Борис Шапиро вместе с соавторами Львом Левитиным и Наумом Круком .

Дизайн

Все варианты РКМ имеют рабочую камеру, образованную плавно сопряженными дугами окружностей. Поршень, форма которого соответствует стенкам камеры, «перепрыгивает» от стенки к стенке, совершая вращательное движение. Поршень имеет отверстие соответствующей формы, оснащенное зубчатой конструкцией, которая приводит в движение приводной вал (или два приводных вала в некоторых моделях).

Поршень, его отверстие и рабочая камера РКМ в своем сечении представляют собой многоовальные фигуры, которые математически относятся к классу фигур равной ширины . Эти мультиовалы представляют собой неаналитические фигуры с разрывной второй производной контурной линии (кривизны). Следовательно, вообще говоря, траектории их центров кривизны также неаналитичны и в рамках геометрии РКМ должны иметь особые точки.

По отношению к поршню траектория оси приводного вала имеет угловые точки, соответствующие крайним положениям поршня относительно рабочей камеры. Эти углы, которые представляют собой особые точки траектории приводного вала, нельзя обойти или скруглить для обеспечения кинематически замкнутого функционирования передачи.

Причина, по которой до сих пор геометрия кривых постоянной ширины не могла быть использована на практике при проектировании передач, заключается в том, что никакая традиционная конструкция зубчатой передачи с регулярным накатыванием шестерен не позволяла бы точно накатывать особенности. В РКМ эта проблема решается введением обратно-сопряженной системы передач , которая позволяет иметь особые траектории осей накатывающих шестерен и, таким образом, обеспечивает передачу углового момента при прохождении поршня через его упорные положения. . ^{[ 2 ]}

Проще говоря, зубчатый механизм вносит поправки в движение поршня, корректируя ось вращения при выходе из положения остановки, чтобы создать плавное движение.

Возможные конфигурации

Теоретически нет ограничений на количество «сторон», которые может иметь рабочая камера. Однако на практике, вероятно, будут использоваться конфигурации, включающие не более семи дуг.

Кроме того, в отверстии в центре поршня может находиться как один, так и два приводных вала.

Конечно, точная конфигурация каждой модели зависит от ее использования. Например, двигатели внутреннего сгорания будут включать в себя впрыскивающие клапаны и камеры дожигания. Однако они не являются частью концепции RKM.

Приложения

Потенциальные области применения двигателей РКМ включают: ^{[ 3 ]}

Насосы: насосы среднего, высокого давления и форвакуумные для применения в энергетических машинах, холодильниках, лифтах, лифтах, кранах, дорожно-строительной технике, автомобилях, самолетах и других применениях, в том числе для бытовых систем водоснабжения и отопления, и научные исследования.
Компрессоры: компрессоры среднего и высокого давления для широкого спектра промышленного и бытового применения.
«Холодные» двигатели: гидравлические и пневматические двигатели для использования в автомобилях, воздушных, космических и морских кораблях, а также в ряде других применений в промышленных и потребительских товарах.
Электроинструменты: новый класс электроинструментов для сверления, резки и поверхностной обработки материалов различного диапазона (от сверхбольших до микрометров).
Двигатели внутреннего и внешнего сгорания, в том числе дизельные, для всех типов колесной и гусеничной техники (от мотоциклов до легковых и грузовых автомобилей, до марсоходов), морских судов всех размеров (от прогулочных катеров до супертанкеров), вертолетов и винтовых самолетов. (включая сверхлегкие платформы).
Генераторы электроэнергии для сельского хозяйства и промышленности, включая добычу нефти и газа, авиационную и космическую промышленность, крупные стационарные и автомобильные электрогенераторы, компактные аварийные генераторы и т. д.
Компактные источники электроэнергии для портативных компьютеров и других электронных устройств и т.п.

Одной из областей, где RKM обладают очень высоким потенциалом, является рынок насосов. Насосы RKM могут быть такими же или даже более эффективными, чем предпочтительные сегодня насосные технологии, предлагая при этом общие преимущества по цене, размеру, надежности и энергоэффективности. ^{[ 4 ]}

Сравнение с двигателем Ванкеля

Несмотря на кажущееся геометрическое сходство, РКМ и двигатель Ванкеля существенно отличаются по конструкции. ^{[ 1 ]} Основным сходством между ними является форма рабочей камеры и использование вращательного движения.

Однако между ними есть много различий. Рабочая камера двигателя Ванкеля подвижна, а камера РКМ неподвижна. Ось вращения двигателя Ванкеля движется по кругу, а РКМ фиксирована (в варианте с одним приводным валом временно с двумя возможными положениями). У мотора РКМ зажигание происходит в компактной выемке, а у Ванкеля - в самой рабочей камере. Уплотнительные элементы RKM находятся в поверхностном контакте с рабочей камерой и поршнями, в отличие от линейного контакта Ванкеля. Это обеспечивает ряд преимуществ двигателя РКМ перед двигателем Ванкеля: ^{[ 4 ]}

Более легкая адаптация к дизельному топливу. ^{[ нужна ссылка ]}
Поддержка принудительного дожига газов, что невозможно при геометрии Ванкеля. ^{[ нужна ссылка ]}
Увеличенный срок службы, меньший расход топлива и более высокая эффективность. ^{[ нужна ссылка ]}

Одно из применений, которое действительно может иметь общее между этими двумя технологиями, — это миниатюризация. Успешно создан миниатюрный двигатель Ванкеля. ^{[ 5 ]} и само собой разумеется, что то же самое можно сделать и с РКМ. ^{[ 1 ]}

Несмотря на то, что он был разработан в 1960-х годах, сегодня работоспособных двигателей РКМ не продемонстрировано.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Шапиро, Б., «Роторно-поршневые машины RKM» В: Networked Sciences, редакторы: Питер Йорг Плат и Эрнст-Кристоф Хасс, Logos Verlag, Берлин, 2008 г.
^ RKM - Машины с вращающимися поршнями - Научно-технические комментарии. Архивировано 11 октября 2008 г. в Wayback Machine.
^ RKM - Машины с вращающимися поршнями - Краткое описание проекта
^ Jump up to: ^а ^б Шапиро Б. и Терлицкий Л., «Роторно-поршневые машины РКМ (РКМ) с мгновенно прыгающей осью», Материалы Международной конференции по устойчивым автомобильным технологиям 2008 (ICSAT2008), 4–9 ноября 2008 г. в Мельбурне, Австралия.
^ Фу, К., Кноблох, А., Кули, Б., Вальтер, Д., Фернандес-Пелло, А.С., Липманн, Д. и Миясака, К., Микромасштабные исследования горения для применения в роторном двигателе с микросхемой MEMS, Proc. . Национальная конференция по теплопередаче 2001 г., Анахайм, Калифорния, 10–12 июня 2001 г.

Внешние ссылки

[RKMArticle-1] Jump up to: ^а ^б ^с Шапиро, Б., «Роторно-поршневые машины RKM» В: Networked Sciences, редакторы: Питер Йорг Плат и Эрнст-Кристоф Хасс, Logos Verlag, Берлин, 2008 г.

[SiteComm-2] RKM - Машины с вращающимися поршнями - Научно-технические комментарии. Архивировано 11 октября 2008 г. в Wayback Machine.

[SiteExeSum-3] RKM - Машины с вращающимися поршнями - Краткое описание проекта

[ICSAT2008-4] Jump up to: ^а ^б Шапиро Б. и Терлицкий Л., «Роторно-поршневые машины РКМ (РКМ) с мгновенно прыгающей осью», Материалы Международной конференции по устойчивым автомобильным технологиям 2008 (ICSAT2008), 4–9 ноября 2008 г. в Мельбурне, Австралия.

[5] Фу, К., Кноблох, А., Кули, Б., Вальтер, Д., Фернандес-Пелло, А.С., Липманн, Д. и Миясака, К., Микромасштабные исследования горения для применения в роторном двигателе с микросхемой MEMS, Proc. . Национальная конференция по теплопередаче 2001 г., Анахайм, Калифорния, 10–12 июня 2001 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]