應急生活類帳篷發展趨勢

王 健,胡曉東,趙 景,溫雅晶,丁愛斌

(中紡標檢驗認證股份有限公司,北京 100025)

針對國內自然災害頻繁發生的現象,擁有一套功能齊全的制式帳篷顯得尤為重要。在1998年特大洪水發生后,民政部相關部門便著手對救災物資進行儲備,其中最重要的一項工作就是帳篷的儲備。那時帳篷還未形成統一的技術標準,2001年國家民政部出臺了12 m2救災帳篷的技術標準,并歷經數年來的小批量購置后,發往災區經受災群眾廣泛試用和反饋意見,經多方面綜合考慮,在結構樣式、規格尺寸、原材料指標選型、顏色、加工質量控制等方面,國家民政部于2010年針對帳篷及帳篷涂層布共頒布了7項標準。經過十年左右的時間對產品標準的運行,2017年民政部先后對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準。因此,研究一套適應于災區使用的帳篷標準是非常有必要的。

1 應急帳篷

1.1 產品與功能

目前國家應急管理部門配置的帳篷,根據使用地域和環境溫度的不同,主要是由單帳篷和棉帳篷兩種組成。以框架插接式結構為主,榀架折疊式結構為輔來實現帳篷的支撐和穩固。

根據使用用途的不同,設置有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]等多種不同規格的帳篷。

國家應急管理部門配置的帳篷,主要用以滿足居住、指揮作業、教學授課、醫療保障、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、教學授課和醫療保障使用,60 m2的帳篷主要是用于貯存物資使用[2]。

1.2 標準與質量

1.2.1 國內標準

目前,帳篷行業的標準較多,根據不同的種類,帳篷的標準也不同,比如公安部發行的有GA系列標準7份,其中包含單帳篷、棉帳篷和廁所帳篷標準;國家質量監督檢驗檢疫部門起草的野營帳篷、帳篷露營地等標準;國家民政部和工信部也均有系列標準。

1.2.2 考核項目與指標

單帳篷適用于在溫度高于0℃的平原地區使用,棉帳篷適用于溫度低于0℃的高原、高寒地區使用,無論是什么規格型號的單、棉帳篷,大部分均采用雙坡面直立墻樣式。該樣式的設計可以有效減少風的阻力,同時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定性和可靠性。60 m2以下的單帳篷,兩側墻及斜墻設有矩形通風窗,前后山墻上方設置三角窗,并配置有紗網,達到通風、換氣、防蚊蟲的效果。在前山墻正中位置設置有寬度800 mm的門,便于居住人員的進出,60 m2以上的單帳篷門設置在側墻中心部位,門尺寸寬度大于1 000 mm,主要是便于物資的搬運。棉帳篷與單帳篷在構造上的區別主要在于取消了三角窗,同時增設了矩形的風口和煙筒口。在側墻通風窗上增加了軟質的透明玻璃,配置了地鋪布,既能有效起到通風、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,國內帳篷的加工工藝大多采用紡織材料經縫合工藝加工而成,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

通過對各類帳篷現狀和特點的分析,得出在某些方面還存在的一些問題。

2.1 輕量化設計

目前,出現自然災害的地區多為偏遠的山區,經常會出現道路受阻、搬運受限的問題,所以設計一套輕量化且能滿足各項性能的帳篷尤為重要,選用PVC材料制作的帳篷,其質量見表1。

表1 PVC材料帳篷的質量

從表1數據可以看出,如若去山區使用,無法進行人力搬運帳篷,如若全部采用空投的方式進行分放,無形中會增加成本投入和大大增加投入使用的時間,因此,輕量化的問題值得深入研究。

2.2 結構設計

通頭插接式結構為現行帳篷的主要結構,在實際使用過程中,經常會出現由于人員不足,不能在規定時間內完成架設和撤收的情況。架設與撤收帳篷時間見表2。

表2 帳篷的架設、撤收時間

從表2數據可以看出,要實現完成1頂帳篷的架設和撤收,對于人員的要求最少為6人共同來完成;當人員不足6人的情況下,很難完成居住使用型帳篷的架設和撤收;當人員不足12人的情況下,很難完成儲存物資型帳篷的架設和撤收。因此,在保障帳篷各項技術要求的條件下,使帳篷架設和撤收的操作性能得到進一步的提升很有必要。

2.3 人性化設計

目前配置的帳篷,雖然在人性化上做出了一些設計,但是部分功能還需要進一步完善。比如:居住帳篷基本上均作為家庭使用,擺放時均為一頂挨著一頂依次擺放,尤其是單帳篷,基本上平時窗簾和門簾均為開啟狀態,勢必會給大部分使用者在換洗衣物時造成諸多不便。因此,進一步多角度研究人性化的設計是非常有意義的。

2.4 縫合工藝

現在的帳篷加工工藝均采用紡織材料經縫合工藝加工而成,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、安全可靠的貼合方式是非常有必要的。

3 對策與建議

根據對現行帳篷現狀的探討,結合應急產品的特點分析,經過對存在問題的研究,未來的應急產品無論從結構上、工藝上還是在人性化上均需要進一步完善和提高。

3.1 帳篷的輕量化

若想帳篷做到輕量化,無非是從結構尺寸和材料造型兩方面進行擇優選擇和考慮。目前,該系列帳篷的結構經過理論驗證和多年實踐,其穩定性較為穩固、安全、可靠,尺寸是根據與其配置的床鋪進行設計的,也相對合理。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。框架材料的選型,不僅影響整體帳篷的使用壽命,同時還影響帳篷的安全性。目前,應急帳篷選用的材料為焊接鋼管和鋁合金鋼管2種材料,焊接鋼管的抗拉強度為215 MPa,鋁合金鋼管的抗拉強度為255 MPa,彎曲強度為200 MPa[3],從以上數據可以看出,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,使用這2種材料加工的桿件會出現永久變形。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。但是綜合考慮強度、重量、回彈力、成本等各個要素,可得出這2種材料的選型還是存在些許不足。

目前,市場上涌現出部分玻纖管制品、鎂合金制品來代替金屬材料,玻纖制品的抗拉強度為400 MPa,彎曲強度為400 MPa,彎曲彈性模量為30 GPa,其抗彎曲性能遠遠高于普通鋼管。當有重力施加在該材料的制品上,消除荷載后亦可瞬間恢復原狀,在成本方面與焊接鋼管、鋁合金鋼管對比基本相同,唯一缺點就是污染環境,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,能夠將玻纖管的回收再利用技術普及,帳篷的框架選用玻纖管勢必是一個好的發展趨勢。

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

3.2 結構設計

根據結構設計的分析可以看出,目前的應急帳篷多為通頭插接式結構,均為桿件和通件插接而成,在架設和撤收的過程中,均需要投入大量的人員,且對人員數量的要求比較嚴格。研究一款半自動化、整體化的帳篷結構是一種發展趨勢。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行連接,同時只需要二三個人將篷體與框架固定好,然后啟動液壓裝置連接件或展開棘輪角度即可實現架設。

目前,軍用帳篷上已使用了榀架折疊式結構和整體折疊式結構,今后半自動化的帳篷將是一種發展趨勢。

3.3 人性化設計

針對人性化方面的設計和選用,目前,住用人員在換洗衣物時私密性較差,將來應著手于從住用人員的私密性角度對帳篷進行設計。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個垂直墻面和門圍成一個簡易的三棱錐狀的空間,形成一個三棱柱狀的簡易更衣室,來滿足災民對隱私保護的需求[4];或在篷內可設計一個獨立的換衣間或將篷體透風窗的開啟結構改變為從篷體內部亦可開啟和閉合的方式。同時也可增加一些輔助性的人性化設計,比如增設太陽能燈、換氣排氣裝置等。

3.4 防水工藝

根據目前國內自然災害后的氣候分析,如若發生自然災害,災區勢必會頻繁出現降雨,因而對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,在加工過程中對操作人員的工藝水平要求較高;第三,操作過程較為復雜。如果將目前選用的PU膠條材料復合一層抗老化的基布,然后再與篷體結合,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,應急生活類帳篷的發展前景還是不錯的,只要我們共同努力,相信國內的應急生活類帳篷在工藝、技術、結構上勢必會出現重大突破,因而能更好地服務于應急事業,使有關部門和人民群眾在突發事件或災害面前能更加迅速、完善地應對。