应急生活类帐篷发展趋势

王 健,胡晓东,赵 景,温雅晶,丁爱斌

(中纺标检验认证股份有限公司,北京 100025)

针对国内自然灾害频繁发生的现象,拥有一套功能齐全的制式帐篷显得尤为重要。在1998年特大洪水发生后,民政部相关部门便着手对救灾物资进行储备,其中最重要的一项工作就是帐篷的储备。那时帐篷还未形成统一的技术标准,2001年国家民政部出台了12 m2救灾帐篷的技术标准,并历经数年来的小批量购置后,发往灾区经受灾群众广泛试用和反馈意见,经多方面综合考虑,在结构样式、规格尺寸、原材料指标选型、颜色、加工质量控制等方面,国家民政部于2010年针对帐篷及帐篷涂层布共颁布了7项标准。经过十年左右的时间对产品标准的运行,2017年民政部先后对PU涂层篷布、铝合金杆件、锦纶66通件、玻璃纤维杆件等多套组合方案进行了批量的采购和试用,目前,还未形成一套改型后的帐篷成品标准。因此,研究一套适应于灾区使用的帐篷标准是非常有必要的。

1 应急帐篷

1.1 产品与功能

目前国家应急管理部门配置的帐篷,根据使用地域和环境温度的不同,主要是由单帐篷和棉帐篷两种组成。以框架插接式结构为主,榀架折叠式结构为辅来实现帐篷的支撑和稳固。

根据使用用途的不同,设置有8 m2单帐篷、12 m2单帐篷、12 m2棉帐篷、36 m2单帐篷、36 m2棉帐篷、60 m2单帐篷、60 m2棉帐篷[1]等多种不同规格的帐篷。

国家应急管理部门配置的帐篷,主要用以满足居住、指挥作业、教学授课、医疗保障、贮存物资等需要。其中8 m2和12 m2的帐篷主要适用于居住使用,36 m2的帐篷主要适用于指挥作业、教学授课和医疗保障使用,60 m2的帐篷主要是用于贮存物资使用[2]。

1.2 标准与质量

1.2.1 国内标准

目前,帐篷行业的标准较多,根据不同的种类,帐篷的标准也不同,比如公安部发行的有GA系列标准7份,其中包含单帐篷、棉帐篷和厕所帐篷标准;国家质量监督检验检疫部门起草的野营帐篷、帐篷露营地等标准;国家民政部和工信部也均有系列标准。

1.2.2 考核项目与指标

单帐篷适用于在温度高于0℃的平原地区使用,棉帐篷适用于温度低于0℃的高原、高寒地区使用,无论是什么规格型号的单、棉帐篷,大部分均采用双坡面直立墙样式。该样式的设计可以有效减少风的阻力,同时顺利地将外部荷载排除在帐篷之外,从而有效提升帐篷的稳定性和可靠性。60 m2以下的单帐篷,两侧墙及斜墙设有矩形通风窗,前后山墙上方设置三角窗,并配置有纱网,达到通风、换气、防蚊虫的效果。在前山墙正中位置设置有宽度800 mm的门,便于居住人员的进出,60 m2以上的单帐篷门设置在侧墙中心部位,门尺寸宽度大于1 000 mm,主要是便于物资的搬运。棉帐篷与单帐篷在构造上的区别主要在于取消了三角窗,同时增设了矩形的风口和烟筒口。在侧墙通风窗上增加了软质的透明玻璃,配置了地铺布,既能有效起到通风、换气、采光、防水、防尘的作用,又能在使用过程中起到保暖的效果。

1.3 原料与工艺

在材料选型方面,篷体材料主要选用再生PVC涂层布或PU涂层布,框架材料主要选用焊接钢管和铝合金钢管,地铺布材料主要选用PVC双面涂层布和聚乙烯编织布。

目前,国内帐篷的加工工艺大多采用纺织材料经缝合工艺加工而成,通过刷胶或贴合PU胶条的方法,使其具有防水、漏雨的功能。

2 问题与讨论

通过对各类帐篷现状和特点的分析,得出在某些方面还存在的一些问题。

2.1 轻量化设计

目前,出现自然灾害的地区多为偏远的山区,经常会出现道路受阻、搬运受限的问题,所以设计一套轻量化且能满足各项性能的帐篷尤为重要,选用PVC材料制作的帐篷,其质量见表1。

表1 PVC材料帐篷的质量

从表1数据可以看出,如若去山区使用,无法进行人力搬运帐篷,如若全部采用空投的方式进行分放,无形中会增加成本投入和大大增加投入使用的时间,因此,轻量化的问题值得深入研究。

2.2 结构设计

通头插接式结构为现行帐篷的主要结构,在实际使用过程中,经常会出现由于人员不足,不能在规定时间内完成架设和撤收的情况。架设与撤收帐篷时间见表2。

表2 帐篷的架设、撤收时间

从表2数据可以看出,要实现完成1顶帐篷的架设和撤收,对于人员的要求最少为6人共同来完成;当人员不足6人的情况下,很难完成居住使用型帐篷的架设和撤收;当人员不足12人的情况下,很难完成储存物资型帐篷的架设和撤收。因此,在保障帐篷各项技术要求的条件下,使帐篷架设和撤收的操作性能得到进一步的提升很有必要。

2.3 人性化设计

目前配置的帐篷,虽然在人性化上做出了一些设计,但是部分功能还需要进一步完善。比如:居住帐篷基本上均作为家庭使用,摆放时均为一顶挨着一顶依次摆放,尤其是单帐篷,基本上平时窗帘和门帘均为开启状态,势必会给大部分使用者在换洗衣物时造成诸多不便。因此,进一步多角度研究人性化的设计是非常有意义的。

2.4 缝合工艺

现在的帐篷加工工艺均采用纺织材料经缝合工艺加工而成,在缝合线迹及残留针眼位置贴合PU胶条,使其达到防水漏雨的目的。而目前使用的PU胶条,其寿命约2年,而后其性能会大幅度降低,从而影响帐篷的防雨性能。因此,选用一种使用寿命较长、安全可靠的贴合方式是非常有必要的。

3 对策与建议

根据对现行帐篷现状的探讨,结合应急产品的特点分析,经过对存在问题的研究,未来的应急产品无论从结构上、工艺上还是在人性化上均需要进一步完善和提高。

3.1 帐篷的轻量化

若想帐篷做到轻量化,无非是从结构尺寸和材料造型两方面进行择优选择和考虑。目前,该系列帐篷的结构经过理论验证和多年实践,其稳定性较为稳固、安全、可靠,尺寸是根据与其配置的床铺进行设计的,也相对合理。唯一能改变此帐篷轻量化的要素,只有在材料造型方面进行考虑。

帐篷所使用的材料主要有两部分组成,第一种框架材料,第二种篷体材料。框架材料的选型,不仅影响整体帐篷的使用寿命,同时还影响帐篷的安全性。目前,应急帐篷选用的材料为焊接钢管和铝合金钢管2种材料,焊接钢管的抗拉强度为215 MPa,铝合金钢管的抗拉强度为255 MPa,弯曲强度为200 MPa[3],从以上数据可以看出,这2种材料的回弹力微乎其微,也就是说,若帐篷的承载力过大时,使用这2种材料加工的杆件会出现永久变形。焊接钢管的密度为7.85 g/cm3,铝的密度为2.7 g/cm3,相比较而言,铝合金管在重量方面要好于焊接钢管。但是综合考虑强度、重量、回弹力、成本等各个要素,可得出这2种材料的选型还是存在些许不足。

目前,市场上涌现出部分玻纤管制品、镁合金制品来代替金属材料,玻纤制品的抗拉强度为400 MPa,弯曲强度为400 MPa,弯曲弹性模量为30 GPa,其抗弯曲性能远远高于普通钢管。当有重力施加在该材料的制品上,消除荷载后亦可瞬间恢复原状,在成本方面与焊接钢管、铝合金钢管对比基本相同,唯一缺点就是污染环境,不可回收再利用。而镁合金材料的性能虽能满足需求,但成本太高。若多年以后,能够将玻纤管的回收再利用技术普及,帐篷的框架选用玻纤管势必是一个好的发展趋势。

而今篷体材料的选用多为PVC涂层布和PU涂层布两种材料,同种纱号的面料由于线密度的不同,其断裂强力、撕破强力也存在差异。目前,篷体面料选用的基布,多数为涤纶、高强涤纶丝、丙纶、锦纶材质等;不同的材质,性能也存在不同,相比较而言,在同样质量条件下,锦纶的性能较优。几年后,通过改变织物的组织结构和复合不同的涂层,研发出一种质量轻便、性能最优的轻型基布,是一种发展趋势。

3.2 结构设计

根据结构设计的分析可以看出,目前的应急帐篷多为通头插接式结构,均为杆件和通件插接而成,在架设和撤收的过程中,均需要投入大量的人员,且对人员数量的要求比较严格。研究一款半自动化、整体化的帐篷结构是一种发展趋势。通过在帐篷的立柱与斜梁之间、斜梁与斜梁之间使用液压连接件或棘轮连接件进行连接,同时只需要二三个人将篷体与框架固定好,然后启动液压装置连接件或展开棘轮角度即可实现架设。

目前,军用帐篷上已使用了榀架折叠式结构和整体折叠式结构,今后半自动化的帐篷将是一种发展趋势。

3.3 人性化设计

针对人性化方面的设计和选用,目前,住用人员在换洗衣物时私密性较差,将来应着手于从住用人员的私密性角度对帐篷进行设计。如将帐篷的正门做微小的改变,并合理利用帐篷的正门与其垂直的墙面角落部分的空间,通过2个垂直墙面和门围成一个简易的三棱锥状的空间,形成一个三棱柱状的简易更衣室,来满足灾民对隐私保护的需求[4];或在篷内可设计一个独立的换衣间或将篷体透风窗的开启结构改变为从篷体内部亦可开启和闭合的方式。同时也可增加一些辅助性的人性化设计,比如增设太阳能灯、换气排气装置等。

3.4 防水工艺

根据目前国内自然灾害后的气候分析,如若发生自然灾害,灾区势必会频繁出现降雨,因而对于防水工艺的研究是必不可少的。目前使用的工艺,其不足之处在于:第一,使用寿命较短;第二,在加工过程中对操作人员的工艺水平要求较高;第三,操作过程较为复杂。如果将目前选用的PU胶条材料复合一层抗老化的基布,然后再与篷体结合,既能起到更好的防水效果,又能增加帐篷的使用寿命。

综上所述,应急生活类帐篷的发展前景还是不错的,只要我们共同努力,相信国内的应急生活类帐篷在工艺、技术、结构上势必会出现重大突破,因而能更好地服务于应急事业,使有关部门和人民群众在突发事件或灾害面前能更加迅速、完善地应对。