本發明涉及軌道交通，特別涉及一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱、軌道車輛及方法。

背景技術：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

2、軌道車輛的車載水箱是軌道交通設備中的重要部件。軌道車輛的動力來源通常為電力或柴油機，這些動力源在工作時會產生大量的熱量，需要冷卻以確保其正常運行。車載水箱通過水管與發動機水箱相連，為發動機提供冷卻水，防止其過熱；在客車中，水箱還為列車全體工作人員和廣大旅客提供日常所需的生活用水，如洗漱、飲用等。

3、現有車載水箱主要是不銹鋼材料拼焊成型，內部設置防波板，防止車輛變速時存水因慣性導致水箱產生較大瞬時沖擊，防波板與水箱體滿焊，這種方法存在如下缺點：(1)防波板設置空間較小，焊接操作不方便，焊接質量不容易控制，易造成焊接缺陷，存在漏水隱患；(2)大面積焊接會造成產品水箱整體變形，安裝尺寸無法保證，造成安裝困難；(3)焊縫位置材質會有夾雜，長期浸漬水中，會存在電化學腐蝕，加速焊接缺陷位置產生滲漏；(4)焊縫位置較多且操作不便，嚴重影響生產效率，造成成本提高。

技術實現思路

1、為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱、軌道車輛及方法，設計了一體式雙曲面防波回轉體結構，將水箱功能性集成于內層結構，外層結構起力學性能增強，保證了整體穩定性，通過結構和功能一體化耦合，實現了水箱防波功能和快速制造，減輕了重量，提高了制造合格率，可以有效提高產品使用壽命和生產效率，降低了成本。

2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、第一方面，本發明提供了一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱。

4、一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，包括：纏繞結構層以及雙曲面防波結構的功能層內膽，所述功能層內膽采用食品級環保材料，所述功能層內膽一體成型，所述功能層內膽設有多個貫通所述功能層內膽的凹槽；

5、所述功能層內膽的內腔內的凹槽壁充當防波板，凹槽的上部和下部均留有水流通過的空間，所述纏繞結構層在功能層內膽的外表面利用纖維增強復合材料一體纏繞成型。

6、作為本發明第一方面進一步的限定，所述凹槽內填充有加強肋板。

7、作為本發明第二方面進一步的限定，所述加強肋板采用夾心結構，所述加強肋板的芯材使用蜂窩、泡沫或者輕木，所述加強肋板的外層使用纖維增強復合材料包覆，所述加強肋板的基體與纏繞結構層相同，所述加強肋板的基體與纏繞結構層共固化連接。

8、作為本發明第一方面進一步的限定，還包括工藝座，所述工藝座位于功能層內膽的一端，且所述工藝座在功能層內膽成型階段嵌入所述功能層內膽的內部。

9、作為本發明第一方面進一步的限定，還包括操作口法蘭，所述操作口法蘭位于功能層內膽的另一端，且所述操作口法蘭在功能層內膽成型階段嵌入所述功能層內膽的內部。

10、作為本發明第一方面進一步的限定，還包括管路接頭，所述管路接頭布置在功能層內膽的中間位置，且所述管路接頭在功能層內膽成型階段嵌入所述功能層內膽的內部。

11、作為本發明第一方面進一步的限定，利用纖維增強復合材料一體纏繞成型之前，對功能層內膽表面進行等離子及偶聯劑雙相表面處理。

12、作為本發明第一方面進一步的限定，還包括連接座，所述連接座與纏繞結構層進行膠接后纏繞連接層，進行共固化，使連接座與纏繞結構層形成一體結構。

13、作為本發明第一方面進一步的限定，還包括操作口端蓋，所述操作口端蓋通過連接件與操作口法蘭連接。

14、第二方面，本發明提供了一種第一方面所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱的制備方法，包括以下過程：

15、一體化制備雙曲面防波結構的功能層內膽，在功能層內膽成型階段嵌入工藝座、操作口法蘭和管路接頭；

16、在所述功能層內膽的凹槽內填充加強肋板；

17、對功能層內膽的外表面進行等離子及偶聯劑雙相表面處理，采用纖維增強復合材料對功能層內膽的外壁進行一體纏繞成型；

18、連接座用于車體與水箱進行結構安裝，連接座與纏繞結構層進行膠接后纏繞連接層，進行共固化，使連接座與外結構層形成一體結構。

19、第三方面，本發明提供了一種軌道車輛，包括本發明第一方面所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱。

20、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

21、1、本發明創新性的提出了一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，設計了一體式雙曲面防波回轉體結構，將水箱功能性集成于內層結構，外層結構起力學性能增強，保證了整體穩定性，通過結構和功能一體化耦合，實現了水箱防波功能和快速制造，減輕了重量，提高了制造合格率，可以有效提高產品使用壽命和生產效率，降低了成本。

22、2、本發明創新性的提出了一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，利用仿生學原理，構建了一種雙曲面防波回轉體水箱結構形式，能夠取代現有防波板形式，結構更加簡單和新穎；創新性的采用箱體內層結構一體成型，無焊縫存在，可有效避免缺陷存在，防止滲漏。

23、3、本發明的內外層結構界面采用雙相處理，有效提高界面結合強度，保證結構整體性，外層結構采用一體式復合材料變角度纏繞成型，提高了結構力學性能。

24、4、本發明采用新材料、新結構設計，整體重量相較現有金屬水箱減重40％以上，能夠有效降低運營綜合成本；結構采用一體式成型，生產效率高，生產成本較現有金屬水箱減少30％以上。

25、本發明附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

2.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

3.如權利要求2所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

4.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

5.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

6.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

7.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

8.如權利要求1所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱，其特征在于，

9.一種權利要求1-8任一項所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱的制備方法，其特征在于，包括以下過程：

10.一種軌道車輛，其特征在于，包括權利要求1-8任一項所述的軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱。

技術總結
本發明屬于軌道車輛技術領域。提供了一種軌道交通用纖維纏繞增強復合材料水箱、軌道車輛及方法，設計了一體式雙曲面防波回轉體結構，將水箱功能性集成于內層結構，外層結構起力學性能增強，保證了整體穩定性，通過結構和功能一體化耦合，實現了水箱防波功能和快速制造，減輕了重量，提高了制造合格率，可以有效提高產品使用壽命和生產效率，降低了成本。

技術研發人員：黃亞州,蔡茂,趙英男,鞠增業,楊新宇,張灝,趙忠博
受保護的技術使用者：中車成型科技（青島）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24