一種整體舵增強織物及其編織方法技術

本發明專利技術公開一種整體舵增強織物及其編織方法。該織物是一種耦合結構織物，分為舵軸和舵面兩個區域，舵軸區織物為多向交織結構、舵面區織物為三向交織結構，兩種結構通過貫穿寬度方向的緯紗系統實現無縫連接，形成一個整體織物。舵軸區織物的多向交織結構中包含了圍繞舵軸中心線螺旋取向的斜向紗線，可以有效提高舵軸的抗扭性能。同時，舵面區織物的三向交織結構中含有沿著舵平面伸直取向的經紗和緯紗，保證了舵面的抗彎性能。該織物的編織方法是在現有立體織物編織方法基礎上，通過紗錠的多方向運動設計，靈活控制紗錠的運動，實現耦合結構編織，工藝簡單，可操作性強。

Integral rudder reinforced fabric and weaving method thereof

The invention discloses an integral rudder reinforced fabric and a knitting method thereof. The fabric is a coupling structure of fabric, and the rudder rudder shaft is divided into two regions, rudderpost fabric weaving structure for multi District, district three rudder to fabric weaving structure, two kinds of structure to realize seamless connection through the weft systems throughout the width direction, forming a whole fabric. The multidirectional weaving structure of the rudder axis fabric contains oblique yarns which are spirally oriented around the central axis of the rudder axis, which can effectively improve the torsional performance of the rudder shaft. At the same time, the three direction weaving structure of the rudder area fabric contains warp and weft which are aligned along the plane of the rudder to ensure the bending performance of the rudder. Method of knitting the fabric knitting method is based on existing three-dimensional fabric, the design of multi direction movement of the spindle, flexible control spindle motion coupling weaves, simple process, strong operability.

【技術實現步驟摘要】
一種整體舵增強織物及其編織方法
本專利技術涉及立體織物制備領域，具體是一種整體舵增強織物及其編織方法。
技術介紹
高超聲速飛行器是未來航空航天領域的一個戰略發展方向。為了保證飛行器在高超聲速飛行過程中具有高效突防和精確制導，以實現超遠程精確打擊的目的，新一代飛行器普遍采用了控制效率較高的控制舵技術進行機動變軌。新一代臨近空間飛行器長時間在大氣層內高超聲速飛行，熱載荷溫度高，氣動加熱嚴重，需要采用耐高溫的非金屬控制舵(CN201610060069.2)。立體織物是非金屬控制舵的增強結構相，顯著提高了熱結構材料性能。控制舵由中空的圓柱體形舵軸和長方體形舵面組合而成，舵軸承受較大的扭轉載荷、舵面承受較大的彎曲載荷。現有的立體織物技術無法實現控制舵的舵軸與舵面的整體編織成型，同時也不能滿足控制舵的不同部位具有不同承載能力的要求，需要開發一種新型的整體舵增強織物。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術擬解決的技術問題是，提供一種整體舵增強織物及其編織方法。該織物是一種耦合結構織物，分為舵軸和舵面兩個區域，舵軸區織物為多向交織結構、舵面區織物為三向交織結構，兩種結構通過貫穿寬度方向的緯紗系統實現無縫連接，形成一個整體織物。舵軸區織物的多向交織結構中包含了圍繞舵軸中心線螺旋取向的斜向紗線，可以有效提高舵軸的抗扭性能。同時，舵面區織物的三向交織結構中含有沿著舵平面伸直取向的經紗和緯紗，保證了舵面的抗彎性能。該織物的編織方法是在現有立體織物編織方法基礎上，通過紗錠的多方向運動設計，靈活控制紗錠的運動，實現耦合結構編織，工藝簡單，可操作性強。本專利技術解決所述織物技術問題的技術方案是，將現有的控制舵的中空圓柱體形舵軸變換為中空正方體形舵軸，并與長方體形舵面組合在一起；舵軸區設計為一種多向交織結構織物，包括相互垂直交織的沿舵軸長度方向伸直的經紗系統、沿寬度方向伸直的緯紗系統、沿厚度方向伸直的法向紗系統，以及圍繞舵軸中心線沿逆時針螺旋取向的+θ斜向紗系統和沿順時針螺旋取向的-θ斜向紗系統；舵面區設計為一種三向交織結構織物，包括相互垂直交織的沿舵面長度方向伸直的經紗系統、沿寬度方向伸直的緯紗系統和沿厚度方向伸直的法向紗系統；沿寬度方向伸直的緯紗系統貫穿舵軸區和舵面區，將兩種交織結構無縫連接在一起，形成一個整體織物。為了保證舵軸的抗扭性能，多向交織結構織物中至少包含一組相鄰的斜向紗系統，+θ斜向紗系統和-θ斜向紗系統，且斜向紗線與舵軸中心線的傾斜角θ為30°～60°，當傾斜角θ為45°時舵軸的抗扭性能最好。本專利技術解決所述編織方法技術問題的技術方案是，設計一種整體舵增強織物的編織方法。該編織方法包括順序工藝相接的如下步驟：(1)初始排紗：①主體紗錠排列。編織機上主體紗錠的排列分為舵軸區和舵面區，舵軸區的主體紗錠排列為中空的正方形，排列為N行N列且中空C行C列；舵面區的主體紗錠排列為矩形，排列為N行M列。②法向紗紗錠排列。在主體紗錠外圍的列間，按間隔方式排列法向紗紗錠；在舵軸區的中空內側的列間，按間隔方式排列法向紗紗錠。③緯紗紗錠排列。在主體紗錠外圍的行間，按間隔方式排列緯紗紗錠；在舵軸區的中空內側的行間，按間隔方式排列法向紗紗錠。在每個紗錠上懸掛紗線。(2)紗錠運動設計：舵軸區以軸心為中心點，從內向外設計n個同心的八邊形軌跡，相鄰兩個八邊形軌跡為一組，軌跡上的紗錠分別沿逆時針方向和順時針方向運動，軌跡外的紗錠在編織過程中保持不動；舵面區的紗錠在編織過程中始終保持不動。逆時針運動的紗錠攜帶的紗線為+θ斜向紗線，順時針運動的紗錠攜帶的紗線為-θ斜向紗線，不動紗錠攜帶的紗線為經紗。(3)斜向紗運動：舵軸區的八邊形軌跡上的紗錠攜帶+θ斜向紗和-θ斜向紗分別沿逆時針方向和順時針方向運動，且每步運動1個紗錠位置。(4)法向紗運動：法向紗紗沿著列間隙穿過主體紗錠，且相鄰的法向紗紗錠的運動方向相反。(5)緯紗運動：緯紗紗沿著行間隙穿過主體紗錠，貫穿舵軸區和舵面區，且相鄰的緯紗紗錠的運動方向相反。(6)壓緊紗線：在紗錠構成的列間隙中，插入壓紗機構，壓紗機構向織口平移，將法向紗和緯紗壓入織口，然后壓緯機構退出織物。(7)重復所述工藝步驟(3)-(6)，直至達到控制舵的舵面區織物的目標長度后，將舵面區的紗線從織口處減掉。(8)繼續重復所述工藝步驟(3)-(6)，直至達到控制舵的舵軸區織物的目標長度，即得到整體舵增強織物。本專利技術未述及之處適用于現有技術。本專利技術提供的整體舵增強織物是由兩種交織結構耦合而成，舵軸區的多向交織結構中引入了圍繞舵軸中心線螺旋取向的斜向紗線，具有良好的抗扭轉性能；舵面區的三向交織結構中紗線沿著舵面的長度和寬度方向伸直排列，具有良好的抗彎曲性能。通過在不同區域設計不同的交織結構，滿足了控制舵不同區域具有不同性能的要求。本專利技術提供的整體舵增強織物是一個整體織物，兩個區域的不同交織結構通過引入沿寬度方向連續貫穿舵軸區和舵面區的緯紗系統無縫連接在一起，結構均勻，保證了連接區域的性能。本專利技術提供的整體舵增強織物編織方法是在現有織物編織技術基礎上，通過紗錠的多方向運動設計，靈活控制每個紗錠的運動，工藝簡單，可操作性強。附圖說明圖1為現有的控制舵外形圖。圖2為本專利技術變換后的控制舵外形圖。圖3為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物結構示意圖。圖4為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的舵軸區結構的局部示意圖圖5為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的舵面區結構的局部示意圖圖6為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的初始排紗示意圖。圖7為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的紗錠運動設計示意圖。圖8為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的法向紗紗錠運動示意圖。圖9為本專利技術實施例1中的整體舵增強織物的緯紗紗錠運動示意圖。圖10為本專利技術實施例2中的控制舵外形圖。圖11為本專利技術實施例2中的整體舵增強織物的紗錠運動設計示意圖。圖中，4為經紗(或經紗紗錠)，5為緯紗(或緯紗紗錠)，6為法向紗(或法向紗紗錠)，7為+θ斜向紗(或+θ斜向紗紗錠)，8為-θ斜向紗(或-θ斜向紗紗錠)，其中，θ為斜向紗與織物長度方向的傾斜角(參見圖3)。具體實施方式下面結合附圖和實施例進一步敘述本專利技術。但本申請權利要求保護的內容不受限于下面所述的實施例。現有的控制舵由中空圓柱體形舵軸1和長方體形舵面2組成(參見附圖1)。本專利技術為了實現舵軸和舵面的整體編織，將現有的控制舵的中空圓柱體形舵軸1變換為中空正方體形舵軸3，并與長方體形舵面2組合在一起(參見附圖2)。本專利技術設計的整體舵增強織物是一個耦合結構織物(參見附圖3)，包含舵軸區I和舵面區II，這兩個區域分別具有不同的交織結構。舵軸區I為一種多向交織結構(參見附圖4)，包括相互交織的沿舵軸長度方向伸直的經紗4、沿寬度方向伸直的緯紗5、沿厚度方向伸直的法向紗6，以及圍繞舵軸中心線沿逆時針螺旋取向的+θ斜向紗7和沿順時針螺旋取向的-θ斜向紗8。舵面區II為一種三向交織結構(參見附圖5)，包括相互交織的沿舵面長度方向伸直的經紗4、沿寬度方向伸直的緯紗5和沿厚度方向伸直的法向紗6。沿寬度方向伸直的緯紗5連續貫穿舵軸區I和舵面區II，將兩種交織結構無縫連接在一起，形成一個整體織物。本專利技術所述的整體舵增強織物的進一步特征在于舵軸區的多向交織結構中至少包含一組相鄰的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種整體舵增強織物，其特征在于：該織物由中空的舵軸區織物和實體的舵面區織物組合而成，舵軸區織物為多向交織結構，舵面區織物為三向交織結構，所述的舵軸區織物和舵面區織物通過貫穿兩種織物結構的緯紗系統連接組合在一起。

【技術特征摘要】
1.一種整體舵增強織物，其特征在于：該織物由中空的舵軸區織物和實體的舵面區織物組合而成，舵軸區織物為多向交織結構，舵面區織物為三向交織結構，所述的舵軸區織物和舵面區織物通過貫穿兩種織物結構的緯紗系統連接組合在一起。2.根據權利要求1所述的整體舵增強織物，其特征在于：所述的舵軸區織物為多向交織結構，包括相互垂直相交的經紗系統、緯紗系統和法向紗系統，還包括圍繞舵軸中心線沿逆時針螺旋取向的+θ斜向紗系統和沿順時針螺旋取向的-θ斜向紗系統。3.根據權利要求1所述的整體舵增強織物，其特征在于：所述的多向交織結構中至少包含一組相鄰的斜向紗系統，+θ斜向紗系統和-θ斜向紗系統。4.根據權利要求1所述的整體舵增強織物，其特征在于：所述的舵面區織物為三向交織結構，包括相互垂直相交的經紗系統、緯紗系統和法向紗系統。5.權利要求1-4所述整體舵增強織物的編織方法，其特征在于：包括順序工藝相接的如下步驟：(1)初始排紗：①主體紗錠排列。編織機上主體紗錠的排列分為舵軸區和舵面區，舵軸區的主體紗錠排列為中空的正方形，排列為N行N列且中空C行C列；舵面區的主體紗錠排列為矩形，排列為N行M列。②法向紗紗錠排列。在主體紗錠外圍的列間，按間隔方式排列法向紗紗錠；在舵軸區的中空內側的列間，按間隔方式排列法向紗紗錠。③緯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳利，王心淼，焦亞男，孫穎，陳光偉，張一帆，
申請(專利權)人：天津工業大學，
類型：發明
國別省市：天津,12