一种隐身防弹复合材料及其成型方法、车辆驾驶舱

文档序号:1809167 发布日期:2021-11-09 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种隐身防弹复合材料及其成型方法、车辆驾驶舱 (Stealth bulletproof composite material, forming method thereof and vehicle cab ) 是由 吕明云 蒋祎 武永梅 胡冰蕊 欧阳思玥 王传志 王泽平 于 2021-09-14 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种隐身防弹复合材料及其成型方法、车辆驾驶舱,车辆驾驶舱的驾驶舱主体、车门主体均采用复合材料制成,该复合材料包括骨架,由内到外依次设置在骨架一侧的防弹层、吸波层以及透波层,以及设置在骨架另一侧的内蒙皮,所述复合材料还包括电磁屏蔽层,该电磁屏蔽层位于所述骨架与所述防弹层之间。本申请使得在减轻车身重量、提高车身强度的同时,又能满足特种车辆隐身防弹等各项性能要求。(The application discloses stealth bulletproof composite material and a forming method thereof, and a vehicle cockpit.A cockpit main body and a vehicle door main body of the vehicle cockpit are both made of composite materials, each composite material comprises a framework, a bulletproof layer, a wave absorbing layer and a wave transmitting layer which are sequentially arranged on one side of the framework from inside to outside, and an inner skin arranged on the other side of the framework, and the composite material further comprises an electromagnetic shielding layer which is arranged between the framework and the bulletproof layer. The automobile body weight is reduced, the strength of the automobile body is improved, and meanwhile various performance requirements of stealth, bulletproof performance and the like of special vehicles can be met.)

一种隐身防弹复合材料及其成型方法、车辆驾驶舱

技术领域

本申请属于车辆设计技术领域,尤其是涉及一种用于特种车辆驾驶舱的隐身防弹复合材料及其成型方法,以及采用该复合材料制成的车辆驾驶舱。

背景技术

随着现代汽车工业的发展,为满足人们对于高舒适驾驶的需求,汽车向着轻量化、高性能、安全性方向迅速发展。而对于特种车辆而言,由于其不同任务条件下的负荷条件不尽相同,且工作环境及行驶道路复杂多样,因此对特种车辆有更高的技术要求。

驾驶舱是特种车辆的重要组成部分,传统的特种车辆驾驶舱主要由金属制造,但金属钢板重量大,易腐蚀,且在成型过程中受焊接影响易导致变形。另外,为满足驾驶舱隐身防弹、电磁屏蔽等多种要求,需要在金属车身上增加隐身涂层、防弹材料、屏蔽材料等,这使得金属车身的技术难度大大增加。

近年来,复合材料广泛应用于各种领域。相比于金属材料,复合材料具有重量轻、强度高、抗冲击性好、减震降噪等特点,同时复合材料的制造工艺可以实现结构材料和功能材料的一体成型。与传统的金属车身相比,复合驾驶舱具有减轻车身重量,降低能耗,提高机体结构强度的优点。

目前,国内外汽车厂商已能够在零部件到整车开发中应用复合材料。例如,玻璃纤维增强SMC已被广泛用于卡车的保险杠、踏板、支架、车身板及车顶等。

发明内容

本申请旨在提供一种隐身防弹复合材料及其成型方法,以及采用该隐身防弹复合材料的车辆驾驶舱,使得在减轻车身重量、提高车身强度的同时,又能满足特种车辆隐身防弹等各项性能要求。

根据本申请的第1方面,公开了一种防弹隐身复合材料,该复合材料包括骨架,由内到外依次设置在骨架一侧的防弹层、吸波层以及透波层,以及设置在骨架另一侧的内蒙皮,所述复合材料还包括电磁屏蔽层,该电磁屏蔽层位于所述骨架与所述防弹层之间。

在一些示例中,所述内蒙皮、骨架、填充层和电磁屏蔽层从内到外排列且通过加热粘接方式形成整体。

根据本申请的第2方面,公开了一种用于制造上述防弹隐身复合材料的成型方法,该方法包括如下步骤:

步骤201,骨架成型处理;

将热压罐进行抽真空处理,采用碳纤维复合材料,在温度为135℃~180℃,压强为0.5MPa~1.0MPa条件下,经过1~2h完成骨架一体化固化成型;

步骤202,填充层处理及内蒙皮粘接;

将根据需要选择的填充材料、内蒙皮材料剪裁成预定形状,经过粘接、压制0.5~1h,与所述骨架成型为一体;

步骤203,粘接电磁屏蔽层;

将电磁屏蔽材料,剪裁成预定形状,粘接在骨架上,再经过135℃~145℃加热固化0.5~1.5h后得到第一中间成型体;

步骤204,防弹层成型处理;

将热压罐进行抽真空处理,将防弹材料,在温度为180℃~200℃,压强为2.0MPa~2.5MPa条件下经过1~2h与所述第一中间成型体一体化固化成型,得到第二中间成型体;

步骤205,粘接吸波层、透波层;

根据需要选择吸波材料和透波材料,并确定吸波材料和透波材料厚度,在50℃~90℃下,将吸波材料、透波材料依次粘接到所述第二中间成型体的防弹层表面。

根据本申请的第3方面,公开了一种防弹隐身车辆驾驶舱,包括驾驶舱主体以及安装在该驾驶舱主体上的车门,所述驾驶舱主体、车门主体均采用所述的复合材料制成;

驾驶舱主体内侧面与驾驶舱端面的连接部向车门方向延伸预定距离形成一重叠部,在车门关闭的状态下,该重叠部覆盖车门主体内侧面的一部分;

所述重叠部与驾驶舱端面之间形成一内角部,车门主体内侧面与车门端面之间形成一外角部,在车门关闭的状态下,所述内角部与外角部相对且间隔预定间隙;

所述重叠部内沿其延伸方向设有内角电磁屏蔽层,该内角电磁屏蔽层与驾驶舱主体内的电磁屏蔽层连接;所述车门主体对应所述内角电磁屏蔽层设有外角电磁屏蔽层,该外角电磁屏蔽层与车门主体内的电磁屏蔽层连接;

所述内角部安装有导电橡胶条,在车门关闭的状态下,所述内角电磁屏蔽层与外角电磁屏蔽层通过所述导电橡胶条形成导电连接。

在一些示例中,所述内角电磁屏蔽层从驾驶舱端面预定位置穿出覆盖在所述内角部的至少一部分表面上,所述外角电磁屏蔽层从车门端面预定位置穿出覆盖在所述外角部的至少一部分表面上。

在一些示例中,所述导电橡胶条采用空心管结构。

根据本申请的第4方面,公开了另外一种防弹隐身车辆驾驶舱,包括驾驶舱主体以及安装在该驾驶舱主体上的车门,所述驾驶舱主体、车门主体均采用所述的复合材料制成;

驾驶舱主体或车门主体设有用于安装玻璃的固定框,该固定框沿厚度方向设有一台阶部,通过一安装在固定框上的压板将玻璃边缘部夹持在所述台阶部上,使玻璃边缘部的内侧面与该台阶部的一侧面相对,边缘部外侧面与所述压板内侧面相对;

所述台阶部的所述侧面内设有窗口电磁屏蔽层,该窗口电磁屏蔽层与驾驶舱主体或车门主体内的电磁屏蔽层连接;所述玻璃边缘部内设有导电铜箔;所述台阶部的所侧面设有导电橡胶层,当玻璃边缘部处于由所述压板和台阶部所述侧面形成的夹持空间中时,所述屏蔽层导电网与所述导电铜箔通过所述导电橡胶层形成导电连接。

在一些示例中,所述窗口电磁屏蔽层从所述台阶部的所述侧面预定位置穿出,并在台阶部该侧面的至少一部分表面上覆盖形成屏蔽层导电网;所述导电铜箔从玻璃外缘穿出并覆盖在玻璃边缘部内侧面的至少一部分表面上。

在一些示例中,所述台阶部的底面设有橡胶垫块,当玻璃安装到位或升窗到位时,玻璃外缘抵顶在该橡胶垫块上。

在一些示例中,玻璃边缘部的外侧面与所述压板之间也设有导电橡胶层。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请实施例的复合材料截面结构示意图;

图2为根据本申请实施例的复合材料成型方法流程示意图;

图3为根据本申请实施例的车辆驾驶舱车窗连接结构示意图;

图4为根据本申请实施例的车辆驾驶舱车门连接结构示意图。

图中:

1-防弹层,2-电磁屏蔽层,3-填充层,4-内蒙皮,5-骨架,6-透波层,7-吸波层;

301-驾驶舱主体,302-车门,303-重叠部,304-内角电磁屏蔽层,305-外角电磁屏蔽层,306-导电橡胶条;

412-窗框,413-压板,414-橡胶垫块,415-玻璃,416-导电铜箔,417-导电橡胶层,418-窗口电磁屏蔽层,419-电磁屏蔽层;

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明,其中包括本申请实施例的各种细节,以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本申请的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

实施例1:

根据本申请的实施例,公开了一种具有防弹隐身功能的复合材料,采用该复合材料制成的产品,例如车辆驾驶舱兼具防弹和隐身功能。这里的车辆可以是具有特殊要求的普通汽车,也可以是军用或警用战车、装甲车等。

如图1所示,该复合材料包括骨架5,依次设置在骨架一侧的防弹层1、吸波层7以及透波层6,以及设置在骨架5另一侧的内蒙皮4。

所述骨架5包括多条矩形截面梁和/或圆形截面梁,所述梁平行、交错或布置成网格形状,相邻梁之间的间隙设置填充材料3。

优选地,所述骨架5采用碳纤维材料一体化成型制成,例如通过热压罐成型和真空辅助成型相结合的一体化成型工艺制成。具体地,可以根据实际情况由矩形截面梁或圆形截面梁构成,或者由矩形截面梁和圆形截面梁共同构成。其中,矩形截面梁的壁厚为5mm~15mm,圆形截面梁的壁厚为5mm~10mm。

所述填充层采用轻质材料,例如PMI泡沫,用于保持驾驶舱整体的平整度和强度。

所述透波层采用包括但不限于石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的透波材料制备,以保证95%以上的电磁波可以透过透波层,被吸波材料吸收。

进一步地,所述复合材料还包括电磁屏蔽层,该电磁屏蔽层位于所述骨架5与所述防弹层之间。

所述电磁屏蔽层采用自身导电的材料制成,例如可以采用铜网布,并粘接在所述骨架5的一侧。

优选地,所述内蒙皮4、骨架5、填充层3和电磁屏蔽层2从里往外排列通过加热粘接方式合成整体制备而成。

所述防弹层1采用采用凯夫拉材料一体化成型制成,例如通过热压罐成型和真空辅助成型相结合一体化成型。防弹层厚度根据防弹要求进行调节。

所述透波层6采用石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种透波材料制成,保证95%以上的电磁波可以透过透波层,被内部的吸波层材料吸收。所述吸波层采用絮状、泡沫状、球状或纤维状材料形成波纹板结构或者蜂窝结构。材料厚度不小于20mm,最好至少为30mm。

本申请公开的复合材料具有良好的防弹性能,并可根据防弹要求调整防弹层厚度,可设计性好。同时,复合材料采用泡沫材料作为填充材料填充部分空隙,具有增加结构刚度和保温的作用。

实施例2:

根据本申请的实施例,公开了一种用于制造上述实施例的防弹隐身复合材料的成型方法,如图2所示,该方法包括如下步骤:

步骤201,骨架成型处理;

将热压罐进行抽真空处理,采用碳纤维复合材料,在温度为135℃~180℃,压强为0.5MPa~1.0MPa条件下,经过1~2h完成骨架一体化固化成型。

步骤202,填充层处理及内蒙皮粘接;

将根据需要选择的填充材料、内蒙皮材料剪裁成预定形状,经过粘接、压制0.5~1h,与所述骨架成型为一体。

步骤203,粘接电磁屏蔽层;

将电磁屏蔽材料,例如铜网布,剪裁成预定形状,粘接在骨架上,再经过135℃~145℃加热固化0.5~1.5h后得到第一中间成型体。

步骤204,防弹层成型处理;

将热压罐进行抽真空处理,将防弹材料,例如凯夫拉材料,在温度为180℃~200℃,压强为2.0MPa~2.5MPa条件下经过1~2h与所述第一中间成型体一体化固化成型,得到第二中间成型体。

步骤205,粘接吸波层、透波层;

根据需要选择吸波材料和透波材料,并确定吸波材料和透波材料厚度,在50℃~90℃下,将吸波材料、透波材料依次粘接到所述第二中间成型体的防弹层表面。

本申请采用絮状、泡沫状、球状或纤维状结构将吸波层设计为波纹板结构或者蜂窝结构,且厚度不低于20mm,对L、S、C、X、Ku、Ka波段均具有良好的吸收效果,从而保证了采用该复合材料制成的产品,例如车辆驾驶舱具有良好的隐身性能。并且,可以通过改变吸波层的厚度,使得车辆驾驶舱满足不同水平的隐身要求,可设计性好。

在采用上述工艺进行复合材料驾驶舱过程中,在满足整体力学性能和保证车身外形下,采用复合材料一体化成型工艺,极大简化了零部件装配过程,降低了车辆装配的精度要求。

实施例3:

根据本申请的实施例,公开了一种具有防弹隐身功能的车辆驾驶舱,如图3所示,该车辆驾驶舱包括驾驶舱主体301以及安装在该驾驶舱主体上的车门302,例如车门302一侧通过铰链安装在驾驶舱主体301上。所述驾驶舱主体301、车门302主体均采用实施例1的复合材料,或采用实施例2所述方法成型的复合材料制成。

所述驾驶舱主体301包括外侧面、内侧面以及连接内侧面与外侧面的驾驶舱端面。所述车门302主体包括外侧面、内侧面以及连接内侧面与外侧面的车门端面。在车门301关闭的状态下,所述驾驶舱端面与车门端面相对且间隔预定间隙。

驾驶舱主体301内侧面与驾驶舱端面的连接部向车门方向延伸预定距离形成一重叠部303,在车门301关闭的状态下,该重叠部303覆盖车门302主体内侧面的一部分。

所述重叠部与驾驶舱端面之间形成一内角部,车门主体内侧面与车门端面之间形成一外角部,在车门301关闭的状态下,所述内角部与外角部相对且间隔预定间隙。

所述重叠部内沿其延伸方向设有内角电磁屏蔽层304,该内角电磁屏蔽层与驾驶舱主体内的电磁屏蔽层连接,并从驾驶舱端面预定位置穿出覆盖在所述内角部的至少一部分表面上。所述车门主体对应所述内角电磁屏蔽层设有外角电磁屏蔽层305,该外角电磁屏蔽层与车门主体内的电磁屏蔽层连接,并从车门端面预定位置穿出覆盖在所述外角部的至少一部分表面上。

所述内角部还安装有导电橡胶条306,例如通过粘接或卡接结构将导电橡胶条固定在所述内角部。在车门301关闭的状态下,所述内角电磁屏蔽层与外角电磁屏蔽层通过所述导电橡胶条形成导电连接。

在该实施例中,所述导电橡胶条采用空心管结构。

本申请通过在驾驶舱车门处设置电磁屏蔽结构,提高了车辆驾驶舱的整体隐身效果。

实施例4:

在实施例3的基础上,该实施例旨在对车辆驾驶舱的隐身性能进一步提升。由于车辆驾驶舱及车门通常需要设置风挡玻璃或车窗玻璃,玻璃与驾驶舱或车门之间的连接部结构对车辆隐身性能具有非常大的影响。

如图4所示,驾驶舱主体或车门主体设有用于安装玻璃415(风挡玻璃或车窗玻璃)的固定框412,该固定框412沿厚度方向设有一台阶部。通过一安装在固定框412上的压板413将玻璃415边缘部夹持在所述台阶部上,即玻璃415边缘部的内侧面与该台阶部的一侧面相对,边缘部外侧面与所述压板内侧面相对。可选地,所述压板413粘接或通过连接件,例如螺钉安装在所述固定框412上。

所述台阶部的所述侧面内设有窗口电磁屏蔽层418,所述窗口电磁屏蔽层与驾驶舱主体或车门主体内的电磁屏蔽层419连接。该窗口电磁屏蔽层从所述台阶部的所述侧面预定位置穿出,并在台阶部该侧面的至少一部分表面上覆盖形成屏蔽层导电网。

所述玻璃415边缘部内设有导电铜箔416,该导电铜箔416从玻璃外缘穿出并覆盖在玻璃边缘部内侧面的至少一部分表面上。

所述台阶部的所侧面设有导电橡胶层417,当玻璃边缘部处于由所述压板和台阶部所述侧面形成的夹持空间中时(对应固定安装的玻璃,例如前挡玻璃,该状态为玻璃固定安装状态;对于可以升降开关的玻璃,例如车窗玻璃,该状态为为车窗关闭状态),所述屏蔽层导电网与所述导电铜箔通过所述导电橡胶层17形成导电连接。

进一步地,所述台阶部的底面设有橡胶垫块414,当玻璃415安装到位或升窗时,玻璃外缘抵顶在该橡胶垫块414上。

进一步地,玻璃边缘部的外侧面与所述压板之间也设有导电橡胶层。

本申请通过在驾驶舱及车窗的玻璃安装处设置电磁屏蔽结构,进一步提高了车辆驾驶舱的整体隐身效果。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解,依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

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