1.本发明属于冲锋舟技术领域，涉及一种织物增强型的冲锋舟及其制备方法。
背景技术：
2.在战争中，冲锋舟这种吃水浅、轻便、高强、高速机动的水上机动保障装备，频繁地担负着由水至岸快速输送作战人员和物资，克服江河障碍，以及对岸实施突击或攻击等作战任务，是夺占与巩固水际滩头阵地，确保作战胜利的重要保障装备，在抗洪抢险等非战争行动中，冲锋舟被视为“生命之舟”，在解救遇险人员、输送救灾物资、水上抢险指挥等方面发挥着十分重要的作用。
3.现有技术中冲锋舟所用的织物层增强体一般采用二维机织物、二维针织布作为增强纤维织物层。二维机织物虽然加工方便，生产成本低，但制成的层合板复合材料存在层间剪切强度低、易发生分层破坏等问题；而一般采用增加增强织物的层数的方式增加强度，增加织物层数的同时，也会增加树脂等的添加，总体而言，这造成了冲锋舟的整体重量的增加；即使如此，由于二维织物的使用，仍不可避免地在其接缝处产生缺陷，使其在受到撞击时，容易解体。
技术实现要素：
4.本发明的目的是解决现有技术中存在的冲锋舟的整体重量大、在受到撞击时易解体的问题，提供一种织物增强型的冲锋舟及其制备方法。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种织物增强型的冲锋舟，包括冲锋舟舟体，舟体包括舟头、承载仓和舟尾，舟头位于冲锋舟舟体的前段，舟尾位于冲锋舟舟体的后段，承载仓位于所述冲锋舟舟体的中段，舟头、承载仓和舟尾是一体成型的；舟体是以不饱和聚酯树脂为基体，以若干层冲锋舟用织物为增强相制得的复合材料构成；
7.冲锋舟用织物是由经纱和纬纱交织即形成的单层平纹机织物，单层平纹机织物与舟体外表面的曲面形状一致；
8.单层平纹机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行；单层平纹机织物上的所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；单层平纹机织物上各处的经密相同，纬密相同；
9.冲锋舟舟体中，不饱和聚酯树脂的含量为20～30wt％。
10.作为优选的技术方案：
11.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟，单层平纹机织物(即冲锋舟用织物)的经密λ
经
和纬密λ
纬
均为150～170根/10cm；若干层为8～12层。
12.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟，经纱和纬纱的材质均为玻璃纤维；玻璃纤维的抗拉强度为5.0～8.3cn/dtex，纤度为900～1000dtex。
13.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟，冲锋舟用织物的贴服系数为98％以上。
14.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟，复合材料的冲击强度能达到132～143kj/m2，抗拉强度能达到330～440mpa(测试标准为gb 1447
‑
83)，抗弯强度能达到300～400mpa(测试标准为gb 1449
‑
83)。
15.本发明还提供制备如上所述的织物增强型的冲锋舟的方法，包括如下步骤：
16.(1)建模：采用建模软件设计得到冲锋舟舟体的三维立体模型，冲锋舟舟体的三维立体模型由船弦所在平面和曲面(即舟体外表面的曲面)合围构成；
17.(2)建立空间直角坐标系：舟体的船弦所在平面视为x
‑
y平面，且舟体的开口方向朝向z轴的负方向且舟体位于空间直角坐标系的第i卦限，沿舟体长度方向的对称平面视为x
‑
z平面，舟体的长度方向最远端的切线和舟体宽度方向最远端的切线的任一一个交点为原点o；
18.(3)获得冲锋舟用织物的织造区域内第i根纬纱、第j根经纱(纱线编号i、j为正整数)相交形成的组织点p
i,j
的提综高度h
ij
和送经量s
ij
：
19.以x轴方向为经向，以y轴方向为纬向；
20.以x轴视为第1根经纱，以经密λ
经
所确定的相邻经纱的间距沿y轴方向形成x轴的平行面，该平行面都与y轴垂直；该平行面与三维立体模型的曲面形成的交线即为经纱所在的线；
21.以y轴视为第1根纬纱，以纬密λ
纬
所确定的相邻纬纱的间距沿x轴方向形成y轴的平行面，该平行面都与x轴垂直；该平行面与三维立体织物模型的曲面形成的交线即为纬纱所在的线；
22.经纱所在的线与纬纱所在的线形成的交点p
i,j
(x
i,j
,y
i,j
,z
i,j
)为组织点p
i,j
；
23.组织点p
i,j
的提综高度h
i,j
为z
i,j
；
24.组织点p
i,j
的送经量s
i,j
为：
25.其中，z
i,j
为交点p
i,j
在空间直角坐标系的z值；x
i,j
为交点p
i,j
在空间直角坐标系的x值；i为纬纱的序号，j为经纱的序号，i、j为正整数；
26.(4)采用平纹织造工艺，并设置冲锋舟用织物的织造区域，在形成冲锋舟用织物织造区域内的每个组织点时，按照第i根纬纱、第j根经纱(纱线编号i、j为正整数)相交形成的组织点p
i,j
的提综高度h
ij
和送经量s
ij
，且在冲锋舟用织物的织造区域四周(约10cm距离)设置单层的平纹机织物作为过渡，织造完成后，裁剪掉单层的平纹机织物，制得冲锋舟用织物；
27.冲锋舟用织物织造时，在对应的织口至第一排综丝区域放置表面呈冲锋舟曲面形状的栅格状支撑体；栅格状支撑体由等间距排列的多个薄板连接制成，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3；多个薄板的数量可以根据相邻薄板之间的间距和薄板的厚度与整个栅格状支撑体的宽度计算得到。
28.冲锋舟用织物织造时，在恒定的张力下对每根经纱进行独立地积极送经；
29.(5)采用rtm工艺，先按照冲锋舟模型制得模具，再将若干层冲锋舟用织物置于模具上，依次经过密封、抽真空、注射不饱和聚酯树脂和固化剂的混合物、固化、脱模、剪边、清洁、干燥得到冲锋舟舟体；
30.(6)将冲锋舟舟体的备件安装至冲锋舟舟体上，制得冲锋舟。
31.作为优选的技术方案：
32.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，步骤(5)中的混合物中，不饱和聚酯树脂和固化剂(过氧化环己酮)的质量比为100:2～4。
33.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，所述冲锋舟用织物的织造方法中，在形成每个组织点时是指引纬前、引纬后或者打纬后；薄板的材质为金属；
34.经纱的张力为30～50cn/根；纬纱的张力为10～24cn/根；
35.卷绕速度为0.66～2.7cm/min，打纬速度为10～14根/分钟，每一次打纬前调整每根经纱对应的综丝的综眼高度，且是通过将不同的综丝各自独立地与不同的升降机构连接，控制各综丝升降一定的高度实现的；
36.经轴处设置有张力控制调控系统，可通过控制送经线速度以保证经纱张力均匀；
37.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，在形成每个组织点时，还设置组织点到第一排综丝的综眼的水平距离为提综高度的2～5倍；提综高度为第一排综丝的综眼相较于引纬时纬纱所在水平面的高度。
38.如上所述的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，对每根经纱进行独立地积极送经是通过将不同的经纱各自独立地与不同的送经机构连接，控制各经纱的送经量实现的。
39.本发明的机理如下：
40.现有技术中，三维织物与二维织物相比，在复合成型时不需要裁剪缝合，提高了织物的整体性，简化复合成型工艺，制得的三维织物在整体的抗分层、抗冲击及耐疲劳性能上较二维机织物复合材料而言具有很大的优越性。
41.本发明的三维织物与现有技术中一体成型的三维织物相比，由于现有技术中的一体成型的三维织物上，三维曲面区域的纬纱所在平面不相互平行，且织物整体呈现出不同区域的经密和纬密不均匀，这种不均匀的织物结构，会导致织物在受力时，各区域的受力不均匀；而本发明的一体成型三维织物上，设置所有经纱与三维曲面区域的经纱所在的平面均平行，且所有纬纱与三维曲面区域的纬纱所在的平面均平行，在此基础上，且还保证各区域内的经纬密度均匀，则保证了一体成型三维织物的受力均匀。
42.为了制得本发明中的冲锋舟用织物，本发明采用栅格状支撑体织造冲锋舟用织物，与异形辊卷取方法相比，异形辊卷取方法的织造过程中，位于异形辊小端区域的线速度小于于位于异形辊大端区域的线速度，致使位于异形辊小端区域的纬纱密度大于位于异形辊大端区域的纬纱密度，则异形辊卷取方法所制备的三维织物的纬纱密度无法达到均匀；而本发明所采用的栅格状支撑体，是将多个平面薄板等间距排列且组合在一起，在织造时，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，保证薄板可顺利进入钢筘筘齿之间，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3，以保证薄板的存在不影响纱线的交织，则打纬时可以使纬纱等间距排列，在制成织物的投影方向，纬纱呈直线状，当以恒定速率卷绕时，纬纱密度是均匀的；经密是钢筘控制的，常规钢筘以及标准穿综过程能保证经密一致。
43.而且，织造冲锋舟用织物的织造区域四周的单层的平纹机织物(可视为平面区域)时，经纱按照正常的机织物织造工艺进行交织；织造冲锋舟用织物的织造区域(曲面区域)时，依据曲面区域形态，通过综眼高度和送经量的控制，且使得不同高度曲面区域所在的经
纱的送经量增加量不同，总的原则是：参与曲面区域织造的经纱所穿入的综眼高度不同于参与平面区域织造的经纱所穿入的综眼高度，参与曲面区域上部区域织造的经纱所穿入的综眼高度高于参与曲面区域下部区域织造的经纱所穿入的综眼高度；织造过程中前梁和后梁的高度是一致的，也是保持不变的，当回至综平位置时的经纱所处的棕眼相对于前梁或后梁的高度为0时，经纱与纬纱交织形成平面区域，当回至综平位置时的经纱所处的棕眼相对于前梁或后梁的高度不为0时，经纱与纬纱交织形成曲面区域。
44.同时，本发明的栅格法所制备的曲面织物与所设计的形状的贴合度较优，栅格状支撑体的存在使得不需进行前期的设计上的优化以及后期贴合度的检测和修正，可实现贴合效果优良的同时又有更快地进行品种更换，本发明所制备的三维织物的贴服系数高，这是因为栅格状的表面形态决定了最终三维织物的形态，织造过程中纬纱被支撑体托起，经纱与纬纱交织，故可以保证经纬纱线皆完全贴服至栅格状支撑体上，故未下机是其贴服系数接近百分之百，而下机后会存在收缩、起皱等不可避免的问题，贴服系数会存在小范围的变化。
45.另外，本发明的方法中采用的栅格状支撑体的制备简单，而异形辊卷曲方法制备三维织物，与栅格状支撑体作用相对应的异形辊是三维形态的，其加工十分复杂。
46.三维织物的织造过程中，冲锋舟用织物的送经适用于积极送经，这是因为，织造时，冲锋舟用织物的经纱的提综高度差异明显，对于高的提综高度和低的提综高度的经纱分别进行相应送经量的积极送经，通过每根经纱进行差异化的积极送经可以保证每根经纱在织造过程中的张力均匀。积极送经是为了保证送经量和张力可控且准确，从而保证织造的冲锋舟用织物的密度均匀，在栅格状支撑体的支撑作用下，实现对贴服系数的技术要求。
47.本发明采用的冲锋舟是用玻璃纤维制成，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其优点是绝缘性好、耐热性强、抗冲击性好、机械强度高。更重要的是，本发明的增强体为一体成型的三维织物，由于三维织物的密度均匀，在受力时，受力均匀，而且三维织物的贴服系数高，层层贴合时，也不会产生层间差异，因此，当采用同等重量的增强体织物时，本发明的性能会更好，这为冲锋舟的轻量化提供了极大的帮助，且因整体成型，也会避免因撞击所导致的解体，同时，本发明中的冲锋舟的载重增加、运行速度提高。
48.有益效果
49.(1)本发明的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，可通过控制经纱送经量和提综动程实现经纬纱在曲面相互交织，可制备经密和纬密相等的冲锋舟用织物；
50.(2)本发明的一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，采用的冲锋舟用织物在复合成型时不需要裁剪缝合，提高了织物的整体性，简化复合成型工艺；
51.(3)本发明的一种织物增强型的冲锋舟，同时有利于实现冲锋舟的轻量化，且因整体成型，也会避免因撞击所导致的解体，同时，还使得冲锋舟的载重增加、运行速度提高。
具体实施方式
52.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
53.一种织物增强型的冲锋舟的制备方法，具体步骤如下：
54.(1)建模：采用建模软件设计得到冲锋舟舟体的三维立体织物模型，冲锋舟舟体的三维立体模型由船弦所在平面和曲面合围构成；
55.(2)建立空间直角坐标系：舟体的船弦所在平面视为x
‑
y平面，且舟体的开口方向朝向z轴的负方向且舟体位于空间直角坐标系的第i卦限，沿舟体长度方向的对称平面视为x
‑
z平面，舟体的长度方向最远端的切线和舟体宽度方向最远端的切线的任一一个交点为原点o；
56.(3)获得冲锋舟用织物的织造区域内第i根纬纱、第j根经纱(纱线编号i、j为正整数)相交形成的组织点p
i,j
的提综高度h
ij
和送经量s
ij
：
57.以x轴方向为经向，以y轴方向为纬向；
58.以x轴视为第1根经纱，以冲锋舟用织物的经密λ
经
(160根/10cm)所确定的相邻经纱的间距沿y轴方向形成x轴的平行面，该平行面都与y轴垂直；该平行面与三维立体织物模型的轮廓面形成的交线即为经纱所在的线；
59.以y轴视为第1根纬纱，以冲锋舟用织物的纬密λ
纬
(160根/10cm)所确定的相邻纬纱的间距沿x轴方向形成y轴的平行面，该平行面都与x轴垂直；该平行面与三维立体织物模型的轮廓面形成的交线即为纬纱所在的线；
60.经纱所在的线与纬纱所在的线形成的交点p
i,j
(x
i,j
,y
i,j
,z
i,j
)为组织点p
i,j
；
61.组织点p
i,j
的提综高度h
i,j
为z
i,j
；
62.组织点p
i,j
的送经量s
i,j
为：
63.其中，z
i,j
为交点p
i,j
在空间直角坐标系的z值；x
i,j
为交点p
i,j
在空间直角坐标系的x值；i为纬纱的序号，j为经纱的序号，i、j为正整数；
64.(4)原料准备：
65.经纱的材质为玻璃纤维；玻璃纤维的抗拉强度为6.6cn/dtex，纤度为960dtex；
66.纬纱的材质为玻璃纤维；玻璃纤维的抗拉强度为6.6cn/dtex，纤度为960dtex；
67.采用平纹织造工艺，并设置冲锋舟用织物的织造区域，在形成冲锋舟用织物的织造区域的每个组织点时，按照第i根纬纱、第j根经纱(纱线编号i、j为正整数)相交形成的组织点p
i,j
(打纬后)的提综高度h
ij
和送经量s
ij
，同时，在冲锋舟用织物的织造区域四周(约10cm距离)设置单层的平纹机织物作为过渡，织造完成后，裁剪掉单层的平纹机织物，制得冲锋舟用织物；
68.冲锋舟用织物的织造区域织造时，在对应的织口至第一排综丝区域放置表面呈舟体的曲面形状的栅格状支撑体；栅格状支撑体由等间距排列的多个薄板(材质为金属)连接制成，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3；
69.冲锋舟用织物的织造区域织造时，在恒定的张力下对每根经纱进行独立地积极送经；对每根经纱进行独立地积极送经是通过将不同的经纱各自独立地与不同的送经机构连接，控制各经纱的送经量实现的；经纱的张力为40cn/根；纬纱的张力为21cn/根；卷绕速度为0.775cm/min，打纬速度为12根/分钟；每一次打纬前调整每根经纱对应的综丝的综眼高度，且是通过将不同的综丝各自独立地与不同的升降机构连接，控制各综丝升降一定的高
度实现的；在形成每个组织点时，设置组织点到第一排综丝的综眼的水平距离为提综高度的4倍；
70.制得的冲锋舟用织物是由经纱和纬纱交织形成的单层平纹机织物，单层平纹机织物与舟体外表面的曲面形状一致；单层平纹机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行，所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；且单层平纹机织物上各处的经密相同，纬密相同；冲锋舟用织物的贴服系数为98.1％。
71.(5)采用rtm工艺，先按照冲锋舟模型制得模具，再将10层冲锋舟用织物置于模具上，依次经过密封、抽真空、注射不饱和聚酯树脂和过氧化环己酮的混合物、固化、脱模、剪边、清洁、干燥得到冲锋舟舟体；混合物中，不饱和聚酯树脂和过氧化环己酮的质量比为100:3；
72.(6)将冲锋舟舟体的备件安装至冲锋舟舟体上，制得冲锋舟。
73.制得的冲锋舟，包括冲锋舟舟体，舟体包括舟头、承载仓和舟尾；舟头、承载仓和舟尾是一体成型的；舟体是以含量为25wt％不饱和聚酯树脂为基体，以10层冲锋舟用织物为增强相制得的复合材料构成；复合材料的冲击强度能达到141kj/m2，抗拉强度能达到408mpa，抗弯强度能达到352mpa。