[發明專利]帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構

有效

• 申請號: 201210387818.4
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103318203A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李典森;江雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B61D17/02
• 分類號: B61D17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，包括環型車身和車廂底板，其特征在于整體車廂結構均采用復合材料成型，車身的外層蒙皮和內層蒙皮采用仿蠶繭纏繞編織結構的復合材料成型；中間夾芯層為輕質仿鳥骨骼中空結構的復合材料成型；在車身的應力集中部位，外層蒙皮與夾芯層間還加有復合材料加強筋結構；復合材料各層間采用高分子粘膠膜層膠接而成，并采用大型熱壓罐對整體車身結構進行三次復合固化成型。車廂底板采用網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料成型，與側壁車身采用膠接內單搭接方式鏈接構成整體車廂結構。

2.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：所述環型車身的外層蒙皮和內層蒙皮采用仿蠶繭纏繞編織結構的復合材料成型。所述的仿蠶繭纏繞編織結構的復合材料車廂蒙皮，包括貫穿復合材料周向、徑向、軸向三個方向的六組紗線系統：編織紗線、纏繞紗線、軸向加強筋紗線、周向加強筋紗線、周向接結紗線、軸向接結紗線。其特征在于編織紗線沿芯模軸向均勻排列于各層；纏繞紗線沿芯模周向逐層進行纏繞，同時，與編織紗線逐層進行交織，形成層層交織聯鎖結構，紗線交織疊加構成織物厚度；軸向和周向加強筋紗線均不參與交織，于纏繞紗線與編織紗線交織構成的纏繞編織層間所夾持；周向和軸向接結紗線分別沿周向和軸向貫穿織物厚度將各層接結成一個整體。所述的芯模為制備復合材料車廂蒙皮所需的內襯模具。

3.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：所述環型車身的的中間夾芯層采用輕質仿鳥骨骼中空結構的復合材料成型。所述的輕質仿鳥骨骼中空結構的復合材料車廂夾芯層，由上面板層、下面板層以及設置在上、下面板層之間的仿鳥骨骼中空芯子層構成，其特征在于上，下面板層形成夾層結構，所述的仿鳥骨骼中空芯子層以垂直軸紗為中心，以中性面內沿寬度方向的橫向紗線和沿厚度方向的橫向紗線作為有效支撐，由孔隙相通周期性排列的仿鳥骨骼中空構型單胞組成的空間網絡結構，且該仿鳥骨骼中空芯子層與上、下面板層編織為一個整體。

4.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：在車廂裁切的應力集中部位加有復合材料加強筋。所述的應力集中部位，如：車門位置、車窗位置、仿機翼安裝位置、空調安裝位置，等。所述的加強筋采用三維多向整體編織結構的復合材料成型。所述加強筋的橫截面形狀為實體方形，外形形狀為長矩形狀，其中車頂部分加強筋為類“井”字型結構，車側身部分加強筋為類“田”字型結構。所述三維多向整體編織結構的復合材料加強筋是采用四步法三維多向整體編織工藝技術，由高性能纖維材料織造三維多向整體編織預制件來制備得到；所述的三維多向整體編織預制件是指具有特定編織角、特定纖維體積含量、特定編織結構的三維多向整體編織物。所述的編織角的范圍為0°-50°之間，所述的纖維體積含量的范圍為20%-70%之間，所述的編織結構是指三維四向、三維五向、三維六向和三維七向編織結構中的一種。

5.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：所述的車廂底板采用網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料成型。所述的網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板，包括八組紗線系統，分別為編織紗線系統、軸紗系統、橫向填充緯紗系統、縱向填充緯紗系統、+45度填充緯紗系統、-45度填充緯紗系統、橫向交織緯紗系統、縱向交織緯紗系統。八組紗線系統之間按照不同的交織結構相互連鎖編織形成致密的三維整體網絡結構。

6.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：所述環型車身的復合材料各層間采用高分子粘膠膜層膠接而成。所述的整體復合材料車身結構與復合材料車廂底板的鏈接結構為膠接內單搭接類型，復合材料車身與復合材料車廂底板之間采用高分子粘膠膜膠接，并增加鉚釘鏈接。

7.根據權利要求1所述的帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的輕質復合材料車廂結構，其特征在于：所述復合材料增強體的紗線原材料選用碳纖維T300系列，3k、6k、9k、12k中的一種或幾種混合使用；或選用凱夫拉纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、高強聚乙烯纖維、玄武巖纖維等中的一種。樹脂基體材料采用環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂或不飽和樹脂中的一種。