专门为测试帐篷建造的DAC风洞实验室是怎样的存在?

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装备党们:
作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DAC风洞试验室到底是怎样的存在?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。本文将揭秘DAC Wind Lab

为什么做风洞测试? 

帐篷和风力

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。当然,还有帐篷迎风面的确切方向。让帐篷在大风中变得更坚固是一件复杂的工程,成本和用料不断攀升,而这与制造轻量化帐篷的大潮背道而驰。

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。

风洞试验有效性和价值在哪?

风洞测试能做什么和不能做什么是有限制的。对于那些做过几次测试的人来说,风洞无疑是一个强大的调查工具。然而,就像任何好的调查一样,为了得到更多的答案,一些技巧和工作是必要的。

  • 风洞测试并不能提供一个简单的结论,比如“这个帐篷能在暴风雪中幸存”。真正的风暴可能是混乱的,风向多变,而且风只是一个局部因素。
  • 风洞测试对于想要制作更坚固帐篷的设计师来说能提供莫大的帮助。风洞提供的测试条件——快速可控且可重复——几乎是不可能在野外测试遇到的。
  • 测试人员几乎一致认为,风洞里的风比自然风更难以抵御,因为风洞输出的风力是不会停下来,除非按停止键。

设计师一般对所设计的帐篷的性能进行了简单的计算机模拟,但这只是一个粗略的近似模拟,没有太大的可信度。帐篷的空气动力学特征在风荷载作用下不断变化,众所周知,在风力作用下帐篷的杆、部件和织物都在移动。随着帐篷的变形,它的阻力越来越大。这是一个极其复杂的模型。

没有一个卓越的工程师团队,就不能保证所有组件和力(内部和外部)都被正确地建模(或完全包括在内)。因此,直接在风洞中测试能得到最直观和准确的数据。

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
Ø3.5米

电动机功率
400千瓦

DAC 风洞试验室的历史 

“在DAC工厂建造我们自己的风洞绝对是个疯狂的想法。从第一次风测到建立了自己的风洞实验室,我们花了将近20年的时间。在1991年推出DA17帐杆时,我们开始开发新的家庭露营帐篷,使用更大直径的铝杆。然而,我们手上没有任何关于这些帐篷与当时常见的棚屋式钢架帐篷相比强度的参考资料。”——DAC创始人Jake Lah

第一次风测试

第一次DAC风测于1994年在DAC工厂进行。Jake Lah开发了许多新的家庭野营帐篷,使用DA17铝杆代替常用的钢杆。首测时,一个带有大风扇的电影特效团队被邀请到工厂,并购买了风速计(风速计)。“风测”是适度的 – 最大风速为15~18m / s(风扇前方仅2~3米)。

和Sierra Designs团队在Kirsten风洞

美国的Kirsten(克尔斯滕)风洞

DAC的第一次真正的风洞测试是在西雅图华盛顿大学的柯尔斯滕风洞进行的。Sierra Designs的总裁萨利•麦考伊(Sally McCoy)对Jake Lah开发的一个小“玩具”表现出了极大的兴趣,这个玩具可以增强帐篷的风稳定性。她把它命名为“Jake‘s Corner 杰克角”,并应用到Sierra Designs的探险帐篷模型中。她想知道杰克的角是否真的改善了抗风性能,所以决定做一个风洞测试,Jake被邀请了。

Jake’s Corner

结果是令人难以置信的成功。没有杰克角的Tiros帐篷在72km/h的风力下塌陷。而配置了杰克角的帐篷在高达111km/h的狂风下幸存。考虑到风力是风速的平方几何级增强,有杰克角的Tiros比没有杰克角的Tiros强2.35倍。多年来,Jake和许多其他品牌的人多次参观克尔斯滕风洞。

但实际上,克尔斯滕风洞太小,无法测试大多数帐篷——它只有2.5米宽,有效宽度仅为1.8米。

在Jake’s Corner的优异性能鼓舞下,Sally问Jake他是否可以开发一个可以承受160km/h(14级强台风)风速的帐篷。以一种不同的方式使用Jake’s Corner的概念,建造了一个原型,它可以在160km/h中屹立。Sierra Designs将帐篷命名为“大力神赫拉克勒斯” – 这是SD迄今为止建造的最强大,最安静的帐篷。

“对我来说,实现Sally的目标是一个巨大的挑战。之前测地线帐篷可以承受的最高风速为111km/h。由于风洞,我们了解到Jake’s Corner实际上能将测地线式帐篷“赫拉克勒斯”提升到抵抗高达160km/h的风速的能力 – 我们做到了这一点!“ – Jake Lah

KARI – 韩国空气动力研究所

KARI是一个政府所有的研究所,拥有一个非常大的科研性质的风洞,风速可达80m/s(290km/h)。在20世纪90年代末,KARI允许小型私营公司使用该设施。通过KARI,DAC终于能够自行进行风洞测试,并收集DAC可以与任何客户自由讨论的信息。

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。DAC第一次测试较宽迎风面(抗风较弱面)的帐篷。

从2002年到2006年,DAC花了13整天的时间进行了5次访问,进行了200多次帐篷测试。许多品牌都将他们的帐篷送往测试,包括Vaude,The North Face,Sierra Designs,MSR,REI,Cabela’s,Vango等。然而不幸的是,由于KARI的风洞由政府项目接管,DAC的测试合作终止了。

“我们在KARI的风测中学到了很多东西。很多时候,我们对自己的发现感到惊讶。我们学会了如何’与’风合作而不是’与风作斗争’并最终发展出’导风通风孔。” – Jake Lah

在发现风的提升力有多强之后,杰克尝试了一个名为Spectrum的“概念”帐篷。它经受了超过210km/h(58m/s)的风速,当它失败时,整个帐篷从地板上掀飞而不是坍塌。

从第一次使用小风扇的风测中可以清楚地看出,风洞测试是帐篷开发的重要工具。通过进一步测试,这个想法得到了无数次的强化。但是,在帐篷开发过程中尽早使用风洞并以根据测试结果改变设计是非常困难的。风洞测试相当昂贵,而且需要安排日程、人手、过程复杂等等。

DAC风洞实验室的建设 

Jake有一个疯狂的想法:“让我们自己建造风洞。”因此,Jake在他的帐篷杆工厂的顶部建了一个风洞方便使用。它是帐篷行业中的第一个风洞,正如您所猜测的那样,它专门用于测试帐篷,并避免之前其他风洞测试时遇到的困扰:

  • 测试区域宽度为5米。即使是大型帐篷也可以进行多角度测试。这也克服了帐篷“堵塞”风洞气流并产生错误数据的问题。
  • 高达45m/s(162km/h)风速相当有冲击力,DAC工厂海拔基本等同海平面,与高海拔相比,空气密度高。
  • 测试帐篷在这个风洞很简单。无需特殊准备,地板的许多内置螺栓孔可以固定帐篷,一切都是为了测试帐篷而设计。

在短短3年时间里,30多个主要帐篷品牌的无数个型号都在这里测试。联合国儿童基金会救援帐篷和军用帐篷也经过了测试。

DAC Wind Lab的未来 

DAC风实验室的目标是提供改善帐篷风力稳定性的信息,并提供对现实生活中风力的更好理解。

DAC风洞试验室改进计划包括:

  • 激光测量系统,因此可以精确地量化帐篷的移动。
  • 气流可视化(雾化)发生器可以直接看到风流和湍流。
  • 安装了测力计,用于测量帐篷样品受力点承受的应力。

DAC合作的主要品牌

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  1. 刀影 2019-5-29 23:24 #1

    不知道国内高端品牌是否也会去测试?

  2. 户外装备党 2019-5-30 20:28 #2

    国内的没听说过