Композиційні матеріали у залізничній галузі
Понад шістдесят років компанія TRB використовує легкі композиційні матеріали, щоб запропонувати інноваційні рішення. Легкі композитні сендвіч-панелі та перегородки з алюмінієвого стільника TRB були частиною рекордного автомобіля Bluebird World Land Speed, керованого Дональдом Кемпбеллом у 1964 році. Легкий композитний сендвіч-панель з алюмінієвого стільника TRB був використаний для побудови шасі з монококом для автомобіля-переможця Lotus Formula 1.
Лондонські підземні поїзди окружної лінії запустили перші виробничі поїзди, оснащені легкими алюмінієвими композитними дверима із соти, у Великобританії в 1978 році. Команда Антарктичний сонячний автомобіль - це останній приклад, виготовлений майже з легких композитних панелей.
Потреба у зменшенні ваги залізничних транспортних засобів
Зростаючі вимоги до пасажирів, включаючи універсальні туалети, баки CET, електророзетки, кондиціонер, більше столів, механізми нахилу, вдосконалені конструкції аварій та зони зім'ятості, а також зміни правил сидіння, роблять поїзди важчими. Наприклад, порівняно з вагоном рухомого складу Mk 3 1970 року, поїзд Bombardier Voyager 2000 року був важчим на 40%. Вага поїзда не може продовжувати збільшуватися. Корпус кузова, зовнішні двері, візки, HVAC, зчіпні пристрої, кабіна водія, внутрішні накладки, міжкімнатні двері та салон пасажира, включаючи сидіння, є ключовими напрямками для зменшення ваги за допомогою композитів (Рисунок 1).
Фігура 1. Корпус кузова, HVAC, зовнішні двері, візки, зчіпки, міжкімнатні двері, кабіна водія, внутрішні накладки та салон пасажирів, включаючи сидіння, є основними напрямками зменшення ваги за допомогою композитів.
Сучасні успіхи в економії ваги в залізничних транспортних засобах
Маса нової платформи AVENTRA від Bombardier для заміни Electrostar становить 30-35 тонн, що на 17% - 28% менше порівняно з попередніми конструкціями на 42 тонни. Крім того, нова платформа споживає на 50% менше електроенергії, ніж еквівалент класу 319, і сприяє скороченню часу в дорозі. Вага останньої платформи Desiro City від Siemens на 25% менше, ніж у середньому існуючий флот Великобританії, і споживає на 50% менше енергії за допомогою регенеративного розриву, енергоефективного освітлення та багато іншого.
Інший приклад - приміський поїзд нового покоління для Великобританії, Alstom X'Trapolis, який стверджує, що має вагу на 28% менше, ніж середній британський флот, і на 50% менше споживання енергії завдяки використанню легких композитів та регенеративних гальмівних систем, а також розумно використовуючи енергію.
Варіанти подальшої економічної економії ваги в залізничних транспортних засобах
Композитні сидіння, композитні двері з волокнистими композитами, спинки стійок, стельові панелі, фасади та торці кузова, бокові панелі кузова та підлоги з підвищеною функціональністю, включаючи покриття підлоги, опалення, теплову/звукоізоляцію та простіші варіанти прибирання - інші областях для подальшого економічного зниження ваги залізничних транспортних засобів.
Альтернативні легкі композиційні матеріали, що відповідають вимогам залізничної галузі
Альтернативні легкі композиційні матеріали для вирішення вимог залізничної галузі в найближчі роки включають фенольний SMC (суміші для лиття під тиском), модифікований попередній збірник з епоксидного скла, який відповідає найновішим стандартам пожежі EN 45545, попередньо виготовлені вуглецеві/фенольні склади, вогнезахисну піну сердечники та новітні термопластичні матеріали з хорошими властивостями FST. У порівнянні з монолітними композитами, існує кілька легких серцевинних матеріалів, здатних забезпечити жорсткість і знизити повну вагу панелі. Бальза, соти Nomex, алюмінієві стільники, пінопласт та пробкові композити - це кілька прикладів для легких серцевинних матеріалів (Рисунок 2).
Малюнок 2. Ряд легких серцевинних матеріалів може допомогти забезпечити жорсткість і зменшити загальну вагу панелі порівняно з монолітним композитом.
Нові потенційні досягнення у композиціях для залізничної галузі
Незважаючи на те, що арматура з натуральних волокон та біо смол знаходиться на стадії формування, вони можуть вирішити вимоги FST для залізничного застосування, згідно з першими випробуваннями. Система смоли XMTM30 від Cytek є біологічно відновлюваним стійким джерелом, що відповідає вимогам EN 45545 категорії HL3. Він може створити справді біостійку систему в поєднанні з природними волокнами. Cytek MTM ® 348FR - це ще один продукт, що відповідає вимогам EN 45545 категорії HL2. Cytek MTM ® 348FR та XMTM30 підходять для виготовлення легких композиційних компонентів як для внутрішніх, так і для зовнішніх структурних та неструктурних застосувань.