复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，包括外型、前舱、后舱、乘客舱；外型前后舱相同并左右对称，上部为圆弧，下部为三维球，乘客舱左右对称，侧面上部为直线，中部为大圆弧，下部为小圆弧，底部为大圆弧与侧面大圆弧相同。所述前舱、后舱和乘客舱的立柱框、地板框和中部框的外壁板、框、梁、地板和舱门均是泡沫夹心复合材料结构，所述正常舱门、应急舱门、动力舱门及玻璃窗的内外壁板、框、梁采用相同泡沫夹心复合材料结构。本发明专利技术采用复合材料结构设计在多种因素进行设计，整体外型简单，可以实现全复合材料无机械连接，并且质量轻，成本低。
【技术实现步骤摘要】
复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱
本专利技术涉及飞艇部件领域，特别是涉及复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱。
技术介绍
复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。吊舱是飞艇的主要部分之一，目前国内的飞艇吊舱受到材料限制，目前吊舱主要是通过机械连接进行安装，但是这样会加重飞艇的重量，影响飞艇飞行，而随着我国复合材料工艺的不断发展，可以考虑采用复合材料结构设计来减少飞艇质量，降低飞艇的成本，复合材料结构设计的重要特点是结构设计与材料设计同时进行。一般说，金属结构设计是按手册提供的性能数据选择所需材料的牌号和规格，然后进行具体的结构设计。而复合材料结构是材料与结构一次成型。层合板(“材料”)的机械性能也具有可设计性。所以在设计时既要对组成层压构件各部分的层合板参数进行设计，同时要选择构件的构造形式、几何尺寸，还要进行层合板构形，即根据构件的形状确定各铺层如何走向等，因此申请人设计了复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，采用复合材料结构设计在考虑其机械性能的同时综合权衡考虑材料的最高最低使用温度、湿/热引起的性能退化、损伤容限要求以及材料的工艺性等因素进行设计，整体外型简单，可以实现全复合材料无机械连接，并且质量轻，成本低，为达此目的，本专利技术提供复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，包括前舱、后舱和乘客舱，所述乘客舱前侧有前舱，所述乘客舱后侧有后舱，所述乘客舱中部下方有起落架，所述前舱和后舱形状相同并左右对称，上部为圆弧，下部为三维球，所述乘客舱左右对称，侧面上部为直线，中部为大圆弧，下部为小圆弧，底部为大圆弧与侧面大圆弧相同，所述前舱一侧有正常舱门，所述乘客舱后端一侧有应急舱门，所述后舱底部一侧有动力舱门，所述乘客舱两侧各有一排玻璃窗；所述前舱、后舱和乘客舱的舱体包括立柱框、地板框和中部框，所述立柱框成排设置在地板框上，相邻的立柱框之间有中部框，所述立柱框包括接头、立柱和立柱下加强梁，所述立柱框两侧的立柱顶端通过接头固定，所述立柱底部有立柱下加强梁，所述舱体两侧的侧壁斜撑梁穿过对应立柱下加强梁，所述舱体底部的地板斜撑梁穿过地板框，所述地板框上铺设有地板，所述前舱、后舱和乘客舱的舱体的立柱框、地板框和中部框的内侧外侧通过对应壁板固定，所述地板框上两对对称设置的导轨；所述前舱、后舱和乘客舱的剖面结构按如下公式设计；Def＝Dws+2Csw+2Ttp+2Hfw式中：Def——当量直径；Dws——并排座椅最大宽度；Csw——扶手与侧壁间隙；Ttp——客舱装饰层厚度；Hfw——框结构高度；所述前舱、后舱和乘客舱的立柱框、地板框和中部框的外壁板、框、梁、地板和舱门均是泡沫夹心复合材料结构，所述泡沫夹心复合材料结构采用综缎机织物或综缎机织物或聚苯乙烯挤塑泡沫板，所述壁板、框、梁、地板间的粘接在泡沫与板接触处在板上打孔进行胶铆接及在接触面处加贴纤维布。本专利技术的进一步改进，所述客舱中部框的结构高度取100mm，地板结构高度取200mm，列舱体当量直径为1802mm，扶手与侧壁间隙Csw，其取值范围在25～75mm，客舱装饰层厚度Ttp取值范围在17～35mm，本申请已经实际运用，运用中采用以上参数，其中列舱体当量直径为1802mm，是采用申请内公式计算所得；Def＝Dws+2Csw+2Ttp+2Hfw＝1450+2×(50+26+100)＝1802mm其中，框的结构高度初步取100mm：地板结构高度初步取200mm；Def＝Dws+2Csw+2Ttp+2Hfw式中：Def——当量直径；Dws——并排座椅最大宽度；Csw——扶手与侧壁间隙，其取值范围在25～75mm；Ttp——客舱装饰层厚度，其取值范围在17～35mm；Hfw——框结构高度。本专利技术的进一步改进，所述起落架采用单框支撑，起落架处直接与一个复合加强框相连或采用双框支撑，起落架通过地板梁连接到两个复合加强框，若起落架采用单框支撑，起落架处直接与一个复合加强框相连，将载荷传递到加强框然后再传递到对应壁板上，若起落架采用双框支撑，起落架通过地板梁连接到两个复合加强框，由两个复合加强框传力，与地板梁连接处进行局部补强。本专利技术的进一步改进，所述正常舱门、应急舱门、动力舱门及玻璃窗的内外壁板、框、梁采用相同泡沫夹心复合材料结构，本专利技术舱门和玻璃窗也可以采用相应设计。本专利技术复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，具有如下优点；1、本专利技术全复合材料无机械连接大尺寸低成本飞艇吊舱，包括外型、前舱、后舱、乘客舱设计，整体外型简单，可以实现全复合材料无机械连接，并且质量轻，成本低；2、本申请外型用不用圆弧组成降低对磨具加工设备要求，前后舱外形相同、乘客舱侧壁与下部大圆弧相同、吊舱左右对称、可以分开制造大大减少模具数量降低成本；3、本专利技术整个舱体结构采用双层壁板结构设计，这样可以增加稳定性，整体质量轻，并且不需要增加内隔板，节省了成本；4、本申请内外壁板、框、梁、地板、舱门全用泡沫夹心复合材料、大幅度减少结构重量；5、本申请复合材料无机械连接；壁板、框、梁、地板间的粘接在泡沫与板接触处在板上打小孔进行胶铆接及在接触面处加贴纤维布；6、本申请以结构强度、刚度、失稳为约束，以重量轻为目标对整个吊舱结构复合材料壁板厚度、纤维铺层、泡沫密度及厚度进行优化设计的结果参数来设计。附图说明图1是本专利技术的飞艇截面图；图2是本专利技术的飞艇俯视图；图3是本专利技术的飞艇仰视图；图4是本专利技术的飞艇A-A截面图；图5是本专利技术的飞艇B-B截面图；图6是本专利技术的飞艇C-C截面图；图7是本专利技术的飞艇D-D截面图；图8是本专利技术复材结构整体最大应变云图；图9是本专利技术复材地板应变云图；图10是本专利技术复材结构立柱梁腹板应变云图；图11是本专利技术复材结构玻纤部分应变云图；图12是本专利技术显示最大应变位置的应变云图；图13是本专利技术复合材料阶特征值图；图中：1’前舱；2’后舱；3’乘客舱；1接头；2立柱；3立柱下加强梁；4侧壁斜撑梁；5地板斜撑梁；6壁板；7地板；8地板梁；9导轨；10立柱框；11地板框；12中部框；13起落架；14、正常舱门；15、应急舱门；16、动力舱门；17、玻璃窗。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术提供复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，包括前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)，所述乘客舱(3’)前侧有前舱(1’)，所述乘客舱(3’)后侧有后舱(2’)，所述乘客舱(3’)中部下方有起落架(13)，其特征在于：所述前舱(1’)和后舱(2’)形状相同并左右对称，上部为圆弧，下部为三维球，所述乘客舱(3’)左右对称，侧面上部为直线，中部为大圆弧，下部为小圆弧，底部为大圆弧与侧面大圆弧相同，所述前舱(1’)一侧有正常舱门(14)，所述乘客舱(3’)后端一侧有应急舱门(15)，所述后舱(2’)底部一侧有动力舱门(16)，所述乘客舱(3’)两侧各有一排玻璃窗(17)；所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的舱体包括立柱框(10)、地板框(11)和中部框(12)，所述立柱框(10)成排设置在地板框(11)上，相邻的立柱框(10)之间有中部框(12)，所述立柱框(10)包括接头(1)、立柱(2)和立柱下加强梁(3)，所述立柱框(10)两侧的立柱(2)顶端通过接头(1)固定，所述立柱(2)底部有立柱下加强梁(3)，所述舱体两侧的侧壁斜撑梁(4)穿过对应立柱下加强梁(3)，所述舱体底部的地板斜撑梁(5)穿过地板框(11)，所述地板框(11)上铺设有地板(7)，所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的舱体的立柱框(10)、地板框(11)和中部框(12)的内侧外侧通过对应壁板(6)固定，所述地板框(11)上两对对称设置的导轨(9)；所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的剖面结构按如下公式设计；Def＝Dws+2Csw+2Ttp+2Hfw式中：Def——当量直径；Dws——并排座椅最大宽度；Csw——扶手与侧壁间隙；Ttp——客舱装饰层厚度；Hfw——框结构高度；所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的立柱框(10)、地板框(11)和中部框(12)的外壁板、框、梁、地板和舱门均是泡沫夹心复合材料结构，所述泡沫夹心复合材料结构采用综缎机织物或综缎机织物或聚苯乙烯挤塑泡沫板，所述壁板、框、梁、地板间的粘接在泡沫与板接触处在板上打孔进行胶铆接及在接触面处加贴纤维布。...
【技术特征摘要】
1.复合材料无机械连接大尺寸低成本双层壁板结构飞艇吊舱，包括前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)，所述乘客舱(3’)前侧有前舱(1’)，所述乘客舱(3’)后侧有后舱(2’)，所述乘客舱(3’)中部下方有起落架(13)，其特征在于：所述前舱(1’)和后舱(2’)形状相同并左右对称，上部为圆弧，下部为三维球，所述乘客舱(3’)左右对称，侧面上部为直线，中部为大圆弧，下部为小圆弧，底部为大圆弧与侧面大圆弧相同，所述前舱(1’)一侧有正常舱门(14)，所述乘客舱(3’)后端一侧有应急舱门(15)，所述后舱(2’)底部一侧有动力舱门(16)，所述乘客舱(3’)两侧各有一排玻璃窗(17)；所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的舱体包括立柱框(10)、地板框(11)和中部框(12)，所述立柱框(10)成排设置在地板框(11)上，相邻的立柱框(10)之间有中部框(12)，所述立柱框(10)包括接头(1)、立柱(2)和立柱下加强梁(3)，所述立柱框(10)两侧的立柱(2)顶端通过接头(1)固定，所述立柱(2)底部有立柱下加强梁(3)，所述舱体两侧的侧壁斜撑梁(4)穿过对应立柱下加强梁(3)，所述舱体底部的地板斜撑梁(5)穿过地板框(11)，所述地板框(11)上铺设有地板(7)，所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客舱(3’)的舱体的立柱框(10)、地板框(11)和中部框(12)的内侧外侧通过对应壁板(6)固定，所述地板框(11)上两对对称设置的导轨(9)；所述前舱(1’)、后舱(2’)和乘客...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芳丽，陈云海，朱强，鲁国富，童明波，王喜鹤，何巍，张桂嘉，杨春，金禹彤，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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