[发明专利]带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构

权利要求书

1.一种带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，包括环型车身和车厢底板，其特征在于整体车厢结构均采用复合材料成型，车身的外层蒙皮和内层蒙皮采用仿蚕茧缠绕编织结构的复合材料成型；中间夹芯层为轻质仿鸟骨骼中空结构的复合材料成型；在车身的应力集中部位，外层蒙皮与夹芯层间还加有复合材料加强筋结构；复合材料各层间采用高分子粘胶膜层胶接而成，并采用大型热压罐对整体车身结构进行三次复合固化成型。车厢底板采用网络状三维整体多向连锁编织结构的复合材料成型，与侧壁车身采用胶接内单搭接方式链接构成整体车厢结构。

2.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：所述环型车身的外层蒙皮和内层蒙皮采用仿蚕茧缠绕编织结构的复合材料成型。所述的仿蚕茧缠绕编织结构的复合材料车厢蒙皮，包括贯穿复合材料周向、径向、轴向三个方向的六组纱线系统：编织纱线、缠绕纱线、轴向加强筋纱线、周向加强筋纱线、周向接结纱线、轴向接结纱线。其特征在于编织纱线沿芯模轴向均匀排列于各层；缠绕纱线沿芯模周向逐层进行缠绕，同时，与编织纱线逐层进行交织，形成层层交织联锁结构，纱线交织叠加构成织物厚度；轴向和周向加强筋纱线均不参与交织，于缠绕纱线与编织纱线交织构成的缠绕编织层间所夹持；周向和轴向接结纱线分别沿周向和轴向贯穿织物厚度将各层接结成一个整体。所述的芯模为制备复合材料车厢蒙皮所需的内衬模具。

3.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：所述环型车身的的中间夹芯层采用轻质仿鸟骨骼中空结构的复合材料成型。所述的轻质仿鸟骨骼中空结构的复合材料车厢夹芯层，由上面板层、下面板层以及设置在上、下面板层之间的仿鸟骨骼中空芯子层构成，其特征在于上，下面板层形成夹层结构，所述的仿鸟骨骼中空芯子层以垂直轴纱为中心，以中性面内沿宽度方向的横向纱线和沿厚度方向的横向纱线作为有效支撑，由孔隙相通周期性排列的仿鸟骨骼中空构型单胞组成的空间网络结构，且该仿鸟骨骼中空芯子层与上、下面板层编织为一个整体。

4.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：在车厢裁切的应力集中部位加有复合材料加强筋。所述的应力集中部位，如：车门位置、车窗位置、仿机翼安装位置、空调安装位置，等。所述的加强筋采用三维多向整体编织结构的复合材料成型。所述加强筋的横截面形状为实体方形，外形形状为长矩形状，其中车顶部分加强筋为类“井”字型结构，车侧身部分加强筋为类“田”字型结构。所述三维多向整体编织结构的复合材料加强筋是采用四步法三维多向整体编织工艺技术，由高性能纤维材料织造三维多向整体编织预制件来制备得到；所述的三维多向整体编织预制件是指具有特定编织角、特定纤维体积含量、特定编织结构的三维多向整体编织物。所述的编织角的范围为0°-50°之间，所述的纤维体积含量的范围为20%-70%之间，所述的编织结构是指三维四向、三维五向、三维六向和三维七向编织结构中的一种。

5.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：所述的车厢底板采用网络状三维整体多向连锁编织结构的复合材料成型。所述的网络状三维整体多向连锁编织结构的复合材料车厢底板，包括八组纱线系统，分别为编织纱线系统、轴纱系统、横向填充纬纱系统、纵向填充纬纱系统、+45度填充纬纱系统、-45度填充纬纱系统、横向交织纬纱系统、纵向交织纬纱系统。八组纱线系统之间按照不同的交织结构相互连锁编织形成致密的三维整体网络结构。

6.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：所述环型车身的复合材料各层间采用高分子粘胶膜层胶接而成。所述的整体复合材料车身结构与复合材料车厢底板的链接结构为胶接内单搭接类型，复合材料车身与复合材料车厢底板之间采用高分子粘胶膜胶接，并增加铆钉链接。

7.根据权利要求1所述的带有仿机翼的空气动力悬浮列车的轻质复合材料车厢结构，其特征在于：所述复合材料增强体的纱线原材料选用碳纤维T300系列，3k、6k、9k、12k中的一种或几种混合使用；或选用凯夫拉纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维、玄武岩纤维等中的一种。树脂基体材料采用环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂或不饱和树脂中的一种。