一种复杂灾害环境下帐篷的检测方法与流程

1.本发明属于灾害环境下应急救灾物资测试技术领域，尤其涉及一种复杂灾害环境下帐篷的检测方法。


背景技术：

2.目前自然灾害高发，自然灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成损失严重。从灾种发生看，地震灾害造成的死亡失踪人数、洪涝和地址灾害造成的紧急转移安置人口和直接经济损失最为严重。自然灾害的发生往往伴随着一系列次生、衍生灾害的发生，造成大面积的通讯中断、交通瘫痪、房屋倒塌，致使无数的灾民流离失所、无家可归，对于灾后应急救援工作的顺利开展带来的极大的不便。
3.应急物资是指在突发事件应急救援和处置过程中所用到的各类物资的总称，应急物资的种类很多，为了便于应急物资的管理和使用，根据不同的目的，存在多种多样的分类方法。根据应急物资的主要用途和管理主体的不同，可分为国家战略物资、生活必需品、救灾物资、专用应急物资与装备等几大类。救灾物资常见的包括帐篷、棉大衣、棉被、睡袋、折叠床、折叠桌椅、简易厕所、场地照明设备、苫布、应急灯和炉子等，用于发生重特大自然灾害后，根据灾区需求，为受灾群众提供衣、食、住等基本生活保障，其中帐篷一直在历年抢险救援、应急指挥、灾民安置等方方面面发挥重要作用，是十分重要的救灾物资。帐篷通常需要在相对恶劣的环境中使用，因此必须具有更高的质量要求。因此能否提出应急物资帐篷产品耐风、雨和耐风、雪载荷试验方法标准，开展有效的检验检测方法，验证帐篷在风、雨、雪复杂气象灾害环境下帐篷的支撑完整性十分重要。
4.应急环境的复杂性对应急产品提出了可靠性、适应性等要求。美国等发达国家针对本国应急实际需求，建立了相对完善的应急产品检验检测标准体系，应急产品检验检测体系完整，检测手段和设备齐全。美军标mil-std-810g《环境工程考虑和实验室试验》中，将环境适应性定义为：装备、分系统或部件在预期环境中实现其全套预定功能的能力。gjb4239《装备环境工程通用要求》定义为：装备在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和性能和(或)不被破坏的能力。由此，装备寿命期环境剖面分析贯穿装备研制和改进全过程。通过技术手段和工程实践经验改善不利环境对装备效能影响和提高装备环境耐受力是专用应急装备研制必要的技术准备。环境分析、环境适应性设计、适应性研制试验、使用环境试验是专用应急装备从研制走向应用的必经环节。
5.国外帐篷检测现有技术：
6.(1)西雅图华盛顿大学kirsten(克尔斯滕)风洞西雅图华盛顿大学为增强帐篷的风稳定性。为检测相关设计是否改善抗风性能，开展了专业的风洞测试。
7.(2)kari-韩国空气动力研究所kari是政府所有的研究所，拥有一个非常大的科研性质的风洞，风速可达80m/s(290km/h)。kari风洞本身很大，宽4米，高2.4米，宽度超过克尔斯滕隧道的两倍。
8.(3)韩国dac风洞试验室韩国dac风洞试验室为世界上唯一一间永久性的专门为测
试帐篷抗风性能而建立的风洞试验室，它的所有者韩国dac公司也垄断了70％的高端铝制帐篷杆市场份额。
9.dac风实验室规格：测试区域：长15米，宽9米，高4米；最大风流面积：长8米，宽5米，高2.4米；最大风速：45米/秒(162公里/小时)；风速测量：双测速管静态探头；风扇直径；电动机功率：400千瓦。帐篷用来抵御风、雨、雪等三种主要恶劣天气中，风的威力和不可预测性最为突出。风的破坏力可能在瞬间发生，立即将帐篷内的人们置于危险之中。因此，帐篷的抗风性是一个至关重要的性能指标，在开发任何帐篷时都必须认真考量(即使只是一个非正式的指标)。帐篷的抗风性能受很多因素的影响:框架结构、帐篷杆的尺寸和材料、面料、缝制方法、风绳和搭法、帐篷迎风面的确切方向等。因此，不打风绳的夏季露营帐篷经常在5-10m/s(18-36km/h，4-6级风)的风速下倒塌，而另一个极端，探险用的帐篷可以应对30m/s以上的风(108km/h，约11级风，帐篷狭窄方向作为迎风面)。这是巨大的性能差距，大约相当于10倍的风力差异。
10.国内帐篷测试现有技术：
11.(1)风&雨、雪、低温耦合环境的适应性检验检测平台现有工程技术研究中心、重点实验室等研发平台，偏向于常态应用环境或有限单灾环境下的材料性能、结构设计以及系统设计的改进与完善，不支持大型灾害环境下整装(或核心部件)失能机制、失效机理的理论研究、试验需求。因此，应急物资发展离不开贴近现实的灾害环境、多灾种耦合灾害试验设施系统，为产品设计和产品验收制定科学检验装置和方法。清华合肥公共安全研究院是国家自然科学基金委依托单位、安徽省科研事业机构、安徽省首批新型研发机构，设有院士工作站和国家级博士后工作站，获批建设灾害环境人员安全安徽省重点实验室，借助国家重点研发计划“社会化应急服务关键技术研究”项目支持，建有亚洲最大的公共安全科技基础设施—巨灾科学中心，包括模拟灾害种类最多的灾害环境模拟实验平台。其中多灾耦合实验平台以气候风洞为主体结构,内部集成多种灾害环境模拟装置,具备大范围的温湿度调节能力,可模拟实现台风、暴雨、暴雪、高温高湿、冰冻和强日照等多种极端灾害环境及其耦合作用的综合环境。12是国内公共安全应急领域首个实现多灾种及其耦合作用的大型实验装置,也是亚洲规模最大、灾害模拟种类最多的灾害实验装置。
12.(2)数值模拟国内部分学者基于现场试验，在实测风荷载作用下研究风荷载与结构顶点位移之间的变化关系。并采用abaqus有限元软件对避难帐篷进行有限元模拟，验证有限元结果与试验结果的一致性。模拟不同刚度条件下结构的风载、雪荷载作用下的受力性能，以此检验避难帐篷的抗风以及抗雪荷载性能。
13.目前，国内外针对不同环境条件下应急物资的性能指标，建立了各项标准测试方法，其中民政部发布的救灾帐篷行业标准在应急物资行业内应用广泛，但大多局限于单一灾害环境下的性能测试。相较而言，整体性能测试更能反映性能优劣。此外，在实际救援活动中面临的灾害环境往往不是单一的，通常是高低温环境、风雨雪等多种环境情况。目前，对于应急物资整体性能测试较少，尚无复合灾害环境耦合情况下的标准测试方法，同时也缺乏相应的整体性能测试平台。


技术实现要素：

14.本发明的目的是提供一种复杂灾害环境下帐篷的检测方法，通过设置风、雨复合
环境实验室，重点研究雪载荷测试空白点，搭建实验平台，制作试验样品，试验验证配重载荷方法，实现铺装、人工降雪压重模式的仿真，科学的模拟自然场景，以测试分析应急临时建筑帐篷产品在复杂气候环境下(即：风、雪、雨叠加环境)，帐篷支撑完整性、可靠性，研制环境模拟实验室和帐篷类居住设施承受风雨载荷和风雪载荷的功能测试装置，为产品设计和产品验收制定科学检验装置和方法。通过选取典型应急物资产品，重点突破多灾耦合环境下检验检测关键技术，完善复杂灾害环境下，补充关键技术指标检测方法、检测装置，提升应急产品保障能力和社会化应急服务水平，对加强应急管理体系和能力建设，提升灾害风险应对具有十分重要的理论和实际意义。
15.本发明一方面提供了一种复杂灾害环境下帐篷的检测方法，包括：
16.s1，确定所述复杂灾害环境下不同类型帐篷检测的环境数据范围；
17.s2，基于所述环境数据范围确定模拟环境数据；
18.s3，基于所述模拟环境数据分别进行雪载荷试验测试、抗风试验测试以及防雨性能测试。
19.优选的，所述不同类型帐篷包括军队帐篷和民用帐篷。
20.优选的，所述s1包括：
21.(1)对于风模拟的环境数据范围：
22.所述军队帐篷一般测试要求为：20.7m/s，20分钟，风力gb八级，；
23.所述民用帐篷一般测试要求为：13.8m/s，风力gb六级；
24.(2)对于雨模拟的环境数据范围：
25.军用帐篷一般测试要求为-降水量16mm/h，5小时，16mm/h＝》192mm/12h或＝》384mm/24h，gb特大暴雨；
26.民用帐篷一般测试要求为-降水量40l/m2,30min40升/30min＝》80升/m2每小时＝》80mm/h或＝》960mm/12h,gb特大暴雨；
27.(3)对于抗雪模拟的环境数据范围：
28.军队帐篷一般测试要求为——雪载120mm-140mm厚，2小时，框架帐篷雪载140mm厚，加载重量为16.8kg/m2；网架帐篷雪载140mm厚，37m2加载为9.3kg/m2；60m2加载为14.1kg/m2；
29.民用帐篷一般测试要求为—12m2铝框架帐篷雪载试验，加载重量为30kg/m2。
30.优选的，所述s2包括：
31.(1)风模拟环境数据选取
32.按照gb七级大风，风速15m/s进行测试；
33.(2)雨模拟环境数据选取
34.按照gb大雨极大值，24h内降水量49.9mm进行测试；
35.(3)雪模拟环境数据选取
36.按照gb大雪极大值，24h内降水量9.9mm，24h内积雪深度7.9cm进行测试。
37.优选的，所述雪载荷试验测试包括：铺网挂重方法进行测试，按照气象学数据推演不同种帐篷承受雪载重量，制作单位面积配重压块，在组装棚顶后先铺设配重，之后用悬吊系统提起棚顶，再完成支撑帐篷，以考核其抗雪能力的测试；所述抗风试验测试包括：采用大型风机组模拟环境的方式实现，大型风机组由总控制台控制风速，配合旋转实验平台，实
现对样品各角度抗风能力的测试；所述防雨性能测试包括：(1)关闭门窗；(2)篷体四个角用拉绳拉紧，使篷顶部位平展；(3)实施防雨性能测试，计时开始；(4)30min后停止喷淋。
38.本发明的第二方面提供一种复杂灾害环境下帐篷的检测装置，包括：
39.用于放置帐篷的旋转试验平台以及试验平台上方设置的淋雨试验环境设施、雪载荷试验环境设施以及抗风试验环境设施，其中：试验平台为固定试验平台或旋转试验平台；其中：
40.(1)固定试验平台：面积适用于60平方平方米以下任意面积的帐篷测试，可匀速转动，承重达到工作需求；外展拉绳距：按帐篷一般沿高不超2米，45
°
角斜拉，外展2米，双侧4米；试验平台需旋转变换帐篷迎风受力面；
41.(2)可旋转平台：为圆形工字钢框架结构，平台面采用玻璃钢材料，圆形平台的直径为20米。
42.作为优选的实施方式，所述淋雨试验环境设施包括：
43.采用多固定喷头喷淋的方式实现，降水量符合大雨等级要求及覆盖整个转盘大雨降水量：49.9mm，降水总体积：34立方米，喷头数量：30个，喷淋时间：30min。
44.优选的，所述雪载荷试验环境设施包括：
45.采用造雪机模拟环境的方式与配重网挂重法两种方式实现，造雪机模拟环境由总控台控制降雪量，达到降雪量符合大雪等级并覆盖整个转盘，其中，大雪积雪深度：7.9cm，配重网挂重法方式应符合军用帐篷雪载荷模拟测试法的要求，造雪机初步调研参数包括：
46.风扇电机：25hp风扇电机，扇叶为smi 12叶铝合金，单片可拆卸，网罩为不锈钢材质防护网，喷筒为合金钢材质；
47.空压机：5hp活塞式空压机；
48.加热：4-6kw加热器；
49.水压：7-35公斤/平方厘米；
50.水流量：45-600升/分；
51.造雪能力：零下15度，造雪量超过100立方米/时；
52.阀门：手动4自排式加热三通阀；
53.喷嘴：水喷嘴375个，5环分布，每环75个，黄铜材质；
54.核子器喷嘴：20核子器喷嘴，不锈钢材质；
55.过滤系统：不锈钢60目，可冲洗过滤网；
56.电源线：标准配置15米，可选30米；
57.摆头器：360度手动白头；
58.旋转角度：-10度到60度垂直喷射，360度手动旋转调整喷射方向；
59.底座选型：三轮移动式，带支撑千斤
60.优选的，所述抗风试验环境设施包括：
61.采用大型风机组模拟环境的方式实现，大型风机组由总控制台控制风速，最大风速可达到15m/s，配合旋转实验平台，实现对样品各角度抗风能力的测试。
62.本发明的第三方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如第一方面所述的方法。
63.本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储
有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如第一方面所述的方法。
64.本发明提供复杂灾害环境下帐篷的检测方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质，具有如下有益的技术效果：
65.通过设置风、雨复合环境实验室，重点研究雪载荷测试空白点，搭建实验平台，制作试验样品，试验验证配重载荷方法，实现铺装、人工降雪压重模式的仿真，科学的模拟自然场景，以测试分析应急临时建筑帐篷产品在复杂气候环境下(即：风、雪、雨叠加环境)，帐篷支撑完整性、可靠性，研制环境模拟实验室和帐篷类居住设施承受风雨载荷和风雪载荷的功能测试装置，为产品设计和产品验收制定科学检验装置和方法。通过选取典型应急物资产品，重点突破多灾耦合环境下检验检测关键技术，完善复杂灾害环境下，补充关键技术指标检测方法、检测装置，提升应急产品保障能力和社会化应急服务水平，对加强应急管理体系和能力建设，提升灾害风险应对具有十分重要的理论和实际意义。
附图说明
66.图1为本发明提供的复杂灾害环境下帐篷检测方法研究路线方法流程图。
67.图2为本发明提供的测试方法流程图。
68.图3为本发明提供的旋转平台结构示意图。
69.图4为本发明提供的电子设备一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
70.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
71.实施例一
72.涉及的国内相关标准：
73.gb/t 28592—2012降水量等级
74.gb/t 28591—2012风力等级
75.gb 50009—2012建筑结构荷载规范
76.gb 50010—2010混凝土结构设计规范
77.gb 50011—2010建筑抗震设计规范
78.mz/t 011.2－2010救灾帐篷第2部分:12m2单帐篷附录d防雨性能试验方法
79.折叠式网架帐篷军队技术规范2015.9附录e雪载模拟试验方法
80.框架帐篷军队技术规范2015.4附录f雪载模拟试验方法
81.扬州阿珂姆公司企标《40
㎡
折叠框架帐篷雪载模拟试验方法》
82.南京际华3521公司《关于现有军用帐篷结构设计中风、雪载模拟实验计算说明》
83.浙江金汇休闲制品有限公司《12
㎡
棉帐篷载雪测试》
84.相关气象等级参数如表1所示：
85.表1
[0086][0087]
如图1所示，确定了总体的技术路线。
[0088]
如图2所示，本实施例提供了一种复杂灾害环境下帐篷的检测方法，包括：
[0089]
s1，确定所述复杂灾害环境下不同类型帐篷检测的环境数据范围；
[0090]
s2，基于所述环境数据范围确定模拟环境数据；
[0091]
s3，基于所述模拟环境数据分别进行雪载荷试验测试、抗风试验测试以及防雨性能测试。
[0092]
作为优选的实施方式，所述不同类型帐篷包括军队帐篷和民用帐篷。
[0093]
作为优选的实施方式，所述s1包括：
[0094]
(1)对于风模拟的环境数据范围：
[0095]
所述军队帐篷一般测试要求为：20.7m/s，20分钟(风力gb八级)；
[0096]
所述民用帐篷一般测试要求为：13.8m/s(风力gb六级)；
[0097]
(2)对于雨模拟的环境数据范围：
[0098]
军用帐篷一般测试要求为-降水量16mm/h，5小时(16mm/h＝》192mm/12h或＝》384mm/24h，gb特大暴雨)；
[0099]
民用帐篷一般测试要求为-降水量40l/m2,30min(40升/30min＝》80升/m2每小时＝》80mm/h或＝》960mm/12h,gb特大暴雨)
[0100]
(3)对于抗雪模拟的环境数据范围：
[0101]
军队帐篷一般测试要求为——雪载120mm-140mm厚，2小时(框架帐篷雪载140mm厚，加载重量为16.8kg/m2；网架帐篷雪载140mm厚，37m2加载为9.3kg/m2；60m2加载为14.1kg/m2)
[0102]
民用帐篷一般测试要求为—12m2铝框架帐篷雪载试验，加载重量为30kg/m2)。
[0103]
作为优选的实施方式，所述s2包括：
[0104]
(1)风模拟环境数据选取
[0105]
按照gb七级大风，风速15m/s进行测试。
[0106]
(2)雨模拟环境数据选取
[0107]
按照gb大雨极大值，24h内降水量49.9mm进行测试。
[0108]
(3)雪模拟环境数据选取
[0109]
按照gb大雪极大值，24h内降水量9.9mm，24h内积雪深度7.9cm进行测试。
[0110]
作为优选的实施方式，所述雪载荷试验测试包括：
[0111]
(1)水袋压重
[0112]
优点：定量注水，操作简单；缺点：不同帐篷(形状、面积)容器必须定制，下重上轻不均匀；
[0113]
(2)铺沙压重优点：定量扬撒，加重方便，适用不同帐篷(形状、面积)
[0114]
缺点：杨撒随机，压重不均匀
[0115]
(3)铺网挂重
[0116]
优点：加重均匀，适用不同帐篷(形状、面积)；缺点：操作复杂，需制作试验装置；
[0117]
(4)方法选取选用第三方案铺网挂重方法进行测试按照气象学数据推演不同种帐篷承受雪载重量，制作单位面积配重压块，在组装棚顶后先铺设配重，之后用悬吊系统提起棚顶，再完成支撑帐篷，以考核其抗雪能力的测试。
[0118]
作为优选的实施方式，所述抗风试验测试包括：
[0119]
采用大型风机组模拟环境的方式实现，大型风机组由总控制台控制风速，配合旋转实验平台，实现对样品各角度抗风能力的测试。
[0120]
作为优选的实施方式，所述防雨性能测试包括：
[0121]
防雨性能试验条件：
[0122]
(1)喷淋面积在10.5m
×
6.5m范围内，调节式喷头间距不大于1.0m，喷头与帐篷顶间距大于或等于0.8m；
[0123]
(2)降雨强度8mm/min(每个喷头30min出水量应为40l)；
[0124]
(3)喷淋时间30min。
[0125]
试验方法研究：
[0126]
(1)关闭门窗；
[0127]
(2)篷体四个角用拉绳拉紧，使篷顶部位平展；
[0128]
(3)实施防雨性能测试，计时开始；
[0129]
(4)30min后停止喷淋。
[0130]
实施例二
[0131]
一种复杂灾害环境下帐篷的检测装置，该装置可对60平米以下帐篷，考核不同级别积雪重压的承载能力。可在帐篷设计时，进行仿真模拟试验，验证其方案的合理性，或在产品验收时，对相应产品做出功能符合性评价；装置含旋转试验台，可匀速转动，承重不小于1000kg；送风装置，鼓风机模拟不同风速0～15m/s，考核帐篷在承压下的抗风能力。
[0132]
检测装置包括：
[0133]
用于放置帐篷的旋转试验平台以及试验平台上方设置的淋雨试验环境设施、雪载荷试验环境设施以及抗风试验环境设施，其中：
[0134]
试验平台为固定试验平台或如图3所示的旋转试验平台。
[0135]
(1)固定试验平台：面积适用于60平方平方米以下任意面积的帐篷测试，可匀速转动，承重达到工作需求。
[0136]
60平米帐篷
[0137]
矩形设：x为一边，60/x为另一边，则
[0138]
长宽比9:1，长＝23.23米，宽＝2.58米，对角线长＝23.35米(超出设计常规)；
[0139]
长宽比8:2，长＝15.49米，宽＝3.87米，对角线长＝15.97米(一般设计极限)；
[0140]
长宽比7:3，长＝11.83米，宽＝5.07米，对角线长＝12.87米(一般设计范围)；
[0141]
长宽比6:4，长＝9.49米，宽＝6.32米，对角线长＝11.40米(一般设计范围)；
[0142]
长宽比5:5，长＝7.75米，宽＝7.75米，对角线长＝10.95米(一般设计范围，方形)，圆形直径＝2*√60/π＝8.74米，椭圆形长轴距及多变形对角线长介于圆直径和矩形对角线长之间。
[0143]
外展拉绳距：按帐篷一般沿高不超2米，45
°
角斜拉，外展2米，双侧4米。
[0144]
试验平台需旋转变换帐篷迎风受力面。
[0145]
因此试验平台设计为直径(15.97米《取一般设计极限值》+4米)20米圆形平台,面积314平米。
[0146]
(2)如果试验平台为旋转平台，数据借鉴天利实验平台数据：雨量20-30mm/24h、风速20m/s、转盘40秒转一圈)，用于复杂气候环境模拟试验下配备可旋转平台，最大可支持60
㎡
框架帐篷的各项试验。可旋转平台为圆形工字钢框架结构，平台面采用玻璃钢材料，圆形平台的直径为20米(以警用60
㎡
单帐篷加45
°
拉绳的长度为直径：16.52米)。
[0147]
作为优选的实施方式，所述淋雨试验环境设施包括：
[0148]
采用多固定喷头喷淋的方式实现，降水量符合大雨等级要求及覆盖整个转盘大雨降水量：49.9mm，降水总体积：34立方米，喷头数量：30个，喷淋时间：30min
[0149]
作为优选的实施方式，所述雪载荷试验环境设施包括：
[0150]
采用造雪机模拟环境的方式与配重网挂重法两种方式实现，造雪机模拟环境由总控台控制降雪量，达到降雪量符合大雪等级并覆盖整个转盘，其中，大雪积雪深度：7.9cm，配重网挂重法方式应符合军用帐篷雪载荷模拟测试法的要求，造雪机初步调研参数包括：
[0151]
风扇电机：25hp风扇电机，扇叶为smi 12叶铝合金，单片可拆卸，网罩为不锈钢材质防护网，喷筒为合金钢材质；
[0152]
空压机：5hp活塞式空压机；
[0153]
加热：4-6kw加热器；
[0154]
水压：7-35公斤/平方厘米；
[0155]
水流量：45-600升/分；
[0156]
造雪能力：零下15度，造雪量超过100立方米/时；
[0157]
阀门：手动4自排式加热三通阀；
[0158]
喷嘴：水喷嘴375个，5环分布，每环75个，黄铜材质；
[0159]
核子器喷嘴：20核子器喷嘴，不锈钢材质；
[0160]
过滤系统：不锈钢60目，可冲洗过滤网；
[0161]
电源线：标准配置15米，可选30米；
[0162]
摆头器：360度手动白头；
[0163]
旋转角度：-10度到60度垂直喷射，360度手动旋转调整喷射方向；
[0164]
底座选型：三轮移动式，带支撑千斤
[0165]
作为优选的实施方式，所述抗风试验环境设施包括：
[0166]
采用大型风机组模拟环境的方式实现，大型风机组由总控制台控制风速，最大风速可达到15m/s，配合旋转实验平台，实现对样品各角度抗风能力的测试。
[0167]
该装置可实现上述实施例一提供的检测方法，具体的测试方法可参见实施例一中的描述，在此不再赘述。
[0168]
本发明还提供了一种存储器，存储有多条指令，所述指令用于实现如实施例一所述的方法。
[0169]
如图4所示，本发明还提供了一种电子设备，包括处理器301和与所述处理器301连接的存储器302，所述存储器302存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如实施例一所述的方法。
[0170]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。