王 健,胡曉東,趙 景,溫雅晶,丁愛斌

(中紡標(biāo)檢驗(yàn)認(rèn)證股份有限公司,北京 100025)

針對(duì)國內(nèi)自然災(zāi)害頻繁發(fā)生的現(xiàn)象,擁有一套功能齊全的制式帳篷顯得尤為重要。在1998年特大洪水發(fā)生后,民政部相關(guān)部門便著手對(duì)救災(zāi)物資進(jìn)行儲(chǔ)備,其中最重要的一項(xiàng)工作就是帳篷的儲(chǔ)備。那時(shí)帳篷還未形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),2001年國家民政部出臺(tái)了12 m2救災(zāi)帳篷的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并歷經(jīng)數(shù)年來的小批量購置后,發(fā)往災(zāi)區(qū)經(jīng)受災(zāi)群眾廣泛試用和反饋意見,經(jīng)多方面綜合考慮,在結(jié)構(gòu)樣式、規(guī)格尺寸、原材料指標(biāo)選型、顏色、加工質(zhì)量控制等方面,國家民政部于2010年針對(duì)帳篷及帳篷涂層布共頒布了7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過十年左右的時(shí)間對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行,2017年民政部先后對(duì)PU涂層篷布、鋁合金桿件、錦綸66通件、玻璃纖維桿件等多套組合方案進(jìn)行了批量的采購和試用,目前,還未形成一套改型后的帳篷成品標(biāo)準(zhǔn)。因此,研究一套適應(yīng)于災(zāi)區(qū)使用的帳篷標(biāo)準(zhǔn)是非常有必要的。

1 應(yīng)急帳篷

1.1 產(chǎn)品與功能

目前國家應(yīng)急管理部門配置的帳篷,根據(jù)使用地域和環(huán)境溫度的不同,主要是由單帳篷和棉帳篷兩種組成。以框架插接式結(jié)構(gòu)為主,榀架折疊式結(jié)構(gòu)為輔來實(shí)現(xiàn)帳篷的支撐和穩(wěn)固。

根據(jù)使用用途的不同,設(shè)置有8 m2單帳篷、12 m2單帳篷、12 m2棉帳篷、36 m2單帳篷、36 m2棉帳篷、60 m2單帳篷、60 m2棉帳篷[1]等多種不同規(guī)格的帳篷。

國家應(yīng)急管理部門配置的帳篷,主要用以滿足居住、指揮作業(yè)、教學(xué)授課、醫(yī)療保障、貯存物資等需要。其中8 m2和12 m2的帳篷主要適用于居住使用,36 m2的帳篷主要適用于指揮作業(yè)、教學(xué)授課和醫(yī)療保障使用,60 m2的帳篷主要是用于貯存物資使用[2]。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量

1.2.1 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

目前,帳篷行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)較多,根據(jù)不同的種類,帳篷的標(biāo)準(zhǔn)也不同,比如公安部發(fā)行的有GA系列標(biāo)準(zhǔn)7份,其中包含單帳篷、棉帳篷和廁所帳篷標(biāo)準(zhǔn);國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫部門起草的野營(yíng)帳篷、帳篷露營(yíng)地等標(biāo)準(zhǔn);國家民政部和工信部也均有系列標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 考核項(xiàng)目與指標(biāo)

單帳篷適用于在溫度高于0℃的平原地區(qū)使用,棉帳篷適用于溫度低于0℃的高原、高寒地區(qū)使用,無論是什么規(guī)格型號(hào)的單、棉帳篷,大部分均采用雙坡面直立墻樣式。該樣式的設(shè)計(jì)可以有效減少風(fēng)的阻力,同時(shí)順利地將外部荷載排除在帳篷之外,從而有效提升帳篷的穩(wěn)定性和可靠性。60 m2以下的單帳篷,兩側(cè)墻及斜墻設(shè)有矩形通風(fēng)窗,前后山墻上方設(shè)置三角窗,并配置有紗網(wǎng),達(dá)到通風(fēng)、換氣、防蚊蟲的效果。在前山墻正中位置設(shè)置有寬度800 mm的門,便于居住人員的進(jìn)出,60 m2以上的單帳篷門設(shè)置在側(cè)墻中心部位,門尺寸寬度大于1 000 mm,主要是便于物資的搬運(yùn)。棉帳篷與單帳篷在構(gòu)造上的區(qū)別主要在于取消了三角窗,同時(shí)增設(shè)了矩形的風(fēng)口和煙筒口。在側(cè)墻通風(fēng)窗上增加了軟質(zhì)的透明玻璃,配置了地鋪布,既能有效起到通風(fēng)、換氣、采光、防水、防塵的作用,又能在使用過程中起到保暖的效果。

1.3 原料與工藝

在材料選型方面,篷體材料主要選用再生PVC涂層布或PU涂層布,框架材料主要選用焊接鋼管和鋁合金鋼管,地鋪布材料主要選用PVC雙面涂層布和聚乙烯編織布。

目前,國內(nèi)帳篷的加工工藝大多采用紡織材料經(jīng)縫合工藝加工而成,通過刷膠或貼合PU膠條的方法,使其具有防水、漏雨的功能。

2 問題與討論

通過對(duì)各類帳篷現(xiàn)狀和特點(diǎn)的分析,得出在某些方面還存在的一些問題。

2.1 輕量化設(shè)計(jì)

目前,出現(xiàn)自然災(zāi)害的地區(qū)多為偏遠(yuǎn)的山區(qū),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)道路受阻、搬運(yùn)受限的問題,所以設(shè)計(jì)一套輕量化且能滿足各項(xiàng)性能的帳篷尤為重要,選用PVC材料制作的帳篷,其質(zhì)量見表1。

表1 PVC材料帳篷的質(zhì)量

從表1數(shù)據(jù)可以看出,如若去山區(qū)使用,無法進(jìn)行人力搬運(yùn)帳篷,如若全部采用空投的方式進(jìn)行分放,無形中會(huì)增加成本投入和大大增加投入使用的時(shí)間,因此,輕量化的問題值得深入研究。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通頭插接式結(jié)構(gòu)為現(xiàn)行帳篷的主要結(jié)構(gòu),在實(shí)際使用過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于人員不足,不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成架設(shè)和撤收的情況。架設(shè)與撤收帳篷時(shí)間見表2。

表2 帳篷的架設(shè)、撤收時(shí)間

從表2數(shù)據(jù)可以看出,要實(shí)現(xiàn)完成1頂帳篷的架設(shè)和撤收,對(duì)于人員的要求最少為6人共同來完成;當(dāng)人員不足6人的情況下,很難完成居住使用型帳篷的架設(shè)和撤收;當(dāng)人員不足12人的情況下,很難完成儲(chǔ)存物資型帳篷的架設(shè)和撤收。因此,在保障帳篷各項(xiàng)技術(shù)要求的條件下,使帳篷架設(shè)和撤收的操作性能得到進(jìn)一步的提升很有必要。

2.3 人性化設(shè)計(jì)

目前配置的帳篷,雖然在人性化上做出了一些設(shè)計(jì),但是部分功能還需要進(jìn)一步完善。比如:居住帳篷基本上均作為家庭使用,擺放時(shí)均為一頂挨著一頂依次擺放,尤其是單帳篷,基本上平時(shí)窗簾和門簾均為開啟狀態(tài),勢(shì)必會(huì)給大部分使用者在換洗衣物時(shí)造成諸多不便。因此,進(jìn)一步多角度研究人性化的設(shè)計(jì)是非常有意義的。

2.4 縫合工藝

現(xiàn)在的帳篷加工工藝均采用紡織材料經(jīng)縫合工藝加工而成,在縫合線跡及殘留針眼位置貼合PU膠條,使其達(dá)到防水漏雨的目的。而目前使用的PU膠條,其壽命約2年,而后其性能會(huì)大幅度降低,從而影響帳篷的防雨性能。因此,選用一種使用壽命較長(zhǎng)、安全可靠的貼合方式是非常有必要的。

3 對(duì)策與建議

根據(jù)對(duì)現(xiàn)行帳篷現(xiàn)狀的探討,結(jié)合應(yīng)急產(chǎn)品的特點(diǎn)分析,經(jīng)過對(duì)存在問題的研究,未來的應(yīng)急產(chǎn)品無論從結(jié)構(gòu)上、工藝上還是在人性化上均需要進(jìn)一步完善和提高。

3.1 帳篷的輕量化

若想帳篷做到輕量化,無非是從結(jié)構(gòu)尺寸和材料造型兩方面進(jìn)行擇優(yōu)選擇和考慮。目前,該系列帳篷的結(jié)構(gòu)經(jīng)過理論驗(yàn)證和多年實(shí)踐,其穩(wěn)定性較為穩(wěn)固、安全、可靠,尺寸是根據(jù)與其配置的床鋪進(jìn)行設(shè)計(jì)的,也相對(duì)合理。唯一能改變此帳篷輕量化的要素,只有在材料造型方面進(jìn)行考慮。

帳篷所使用的材料主要有兩部分組成,第一種框架材料,第二種篷體材料?？蚣懿牧系倪x型,不僅影響整體帳篷的使用壽命,同時(shí)還影響帳篷的安全性。目前,應(yīng)急帳篷選用的材料為焊接鋼管和鋁合金鋼管2種材料,焊接鋼管的抗拉強(qiáng)度為215 MPa,鋁合金鋼管的抗拉強(qiáng)度為255 MPa,彎曲強(qiáng)度為200 MPa[3],從以上數(shù)據(jù)可以看出,這2種材料的回彈力微乎其微,也就是說,若帳篷的承載力過大時(shí),使用這2種材料加工的桿件會(huì)出現(xiàn)永久變形。焊接鋼管的密度為7.85 g/cm3,鋁的密度為2.7 g/cm3,相比較而言,鋁合金管在重量方面要好于焊接鋼管。但是綜合考慮強(qiáng)度、重量、回彈力、成本等各個(gè)要素,可得出這2種材料的選型還是存在些許不足。

目前,市場(chǎng)上涌現(xiàn)出部分玻纖管制品、鎂合金制品來代替金屬材料,玻纖制品的抗拉強(qiáng)度為400 MPa,彎曲強(qiáng)度為400 MPa,彎曲彈性模量為30 GPa,其抗彎曲性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通鋼管。當(dāng)有重力施加在該材料的制品上,消除荷載后亦可瞬間恢復(fù)原狀,在成本方面與焊接鋼管、鋁合金鋼管對(duì)比基本相同,唯一缺點(diǎn)就是污染環(huán)境,不可回收再利用。而鎂合金材料的性能雖能滿足需求,但成本太高。若多年以后,能夠?qū)⒉＠w管的回收再利用技術(shù)普及,帳篷的框架選用玻纖管勢(shì)必是一個(gè)好的發(fā)展趨勢(shì)。

而今篷體材料的選用多為PVC涂層布和PU涂層布兩種材料,同種紗號(hào)的面料由于線密度的不同,其斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力也存在差異。目前,篷體面料選用的基布,多數(shù)為滌綸、高強(qiáng)滌綸絲、丙綸、錦綸材質(zhì)等;不同的材質(zhì),性能也存在不同,相比較而言,在同樣質(zhì)量條件下,錦綸的性能較優(yōu)。幾年后,通過改變織物的組織結(jié)構(gòu)和復(fù)合不同的涂層,研發(fā)出一種質(zhì)量輕便、性能最優(yōu)的輕型基布,是一種發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析可以看出,目前的應(yīng)急帳篷多為通頭插接式結(jié)構(gòu),均為桿件和通件插接而成,在架設(shè)和撤收的過程中,均需要投入大量的人員,且對(duì)人員數(shù)量的要求比較嚴(yán)格。研究一款半自動(dòng)化、整體化的帳篷結(jié)構(gòu)是一種發(fā)展趨勢(shì)。通過在帳篷的立柱與斜梁之間、斜梁與斜梁之間使用液壓連接件或棘輪連接件進(jìn)行連接,同時(shí)只需要二三個(gè)人將篷體與框架固定好,然后啟動(dòng)液壓裝置連接件或展開棘輪角度即可實(shí)現(xiàn)架設(shè)。

目前,軍用帳篷上已使用了榀架折疊式結(jié)構(gòu)和整體折疊式結(jié)構(gòu),今后半自動(dòng)化的帳篷將是一種發(fā)展趨勢(shì)。

3.3 人性化設(shè)計(jì)

針對(duì)人性化方面的設(shè)計(jì)和選用,目前,住用人員在換洗衣物時(shí)私密性較差,將來應(yīng)著手于從住用人員的私密性角度對(duì)帳篷進(jìn)行設(shè)計(jì)。如將帳篷的正門做微小的改變,并合理利用帳篷的正門與其垂直的墻面角落部分的空間,通過2個(gè)垂直墻面和門圍成一個(gè)簡(jiǎn)易的三棱錐狀的空間,形成一個(gè)三棱柱狀的簡(jiǎn)易更衣室,來滿足災(zāi)民對(duì)隱私保護(hù)的需求[4];或在篷內(nèi)可設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的換衣間或?qū)⑴耋w透風(fēng)窗的開啟結(jié)構(gòu)改變?yōu)閺呐耋w內(nèi)部亦可開啟和閉合的方式。同時(shí)也可增加一些輔助性的人性化設(shè)計(jì),比如增設(shè)太陽能燈、換氣排氣裝置等。

3.4 防水工藝

根據(jù)目前國內(nèi)自然災(zāi)害后的氣候分析,如若發(fā)生自然災(zāi)害,災(zāi)區(qū)勢(shì)必會(huì)頻繁出現(xiàn)降雨,因而對(duì)于防水工藝的研究是必不可少的。目前使用的工藝,其不足之處在于:第一,使用壽命較短;第二,在加工過程中對(duì)操作人員的工藝水平要求較高;第三,操作過程較為復(fù)雜。如果將目前選用的PU膠條材料復(fù)合一層抗老化的基布,然后再與篷體結(jié)合,既能起到更好的防水效果,又能增加帳篷的使用壽命。

綜上所述,應(yīng)急生活類帳篷的發(fā)展前景還是不錯(cuò)的,只要我們共同努力,相信國內(nèi)的應(yīng)急生活類帳篷在工藝、技術(shù)、結(jié)構(gòu)上勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)重大突破,因而能更好地服務(wù)于應(yīng)急事業(yè),使有關(guān)部門和人民群眾在突發(fā)事件或?yàn)?zāi)害面前能更加迅速、完善地應(yīng)對(duì)。