專門為測試帳篷建造的DAC風洞實驗室是怎樣的存在?
戶外裝備黨
微信公號「戶外裝備黨」撰稿人 / ISPO評委
硬核知識 | DAC風洞實驗室是怎樣的存在?
原創: Gearist 戶外裝備黨 今天
裝備黨們:作為世界上唯一一間永久性的專門為測試帳篷抗風性能而建立的DAC風洞試驗室到底是怎樣的存在?它的所有者韓國DAC公司也壟斷了70%的高端鋁製帳篷杆市場份額。本文將揭秘DAC Wind Lab上一篇中的視頻看到了風洞測試:硬核:7種帳型風洞測試,哪種最扛風?
為什麼做風洞測試? 帳篷和風力帳篷用來抵禦風、雨、雪等三種主要惡劣天氣中,風的威力和不可預測性最為突出。風的破壞力可能在瞬間發生,立即將帳篷內的人們置於危險之中。因此,帳篷的抗風性是一個至關重要的性能指標,在開發任何帳篷時都必須認真考量(即使只是一個非正式的指標)。帳篷的抗風性能受很多因素的影響:框架結構、帳篷杆的尺寸和材料、面料、縫製方法、風繩和搭法。當然,還有帳篷迎風面的確切方向。讓帳篷在大風中變得更堅固是一件複雜的工程,成本和用料不斷攀升,而這與製造輕量化帳篷的大潮背道而馳。因此,不打風繩的夏季露營帳篷經常在5-10m/s(18-36km/h,4-6級風)的風速下倒塌,而另一個極端,探險用的帳篷可以應對30m/s以上的風(108km/h,約11級風,帳篷狹窄方向作為迎風面)。這是巨大的性能差距,大約相當於10倍的風力差異。
風洞試驗有效性和價值在哪?風洞測試能做什麼和不能做什麼是有限制的。對於那些做過幾次測試的人來說,風洞無疑是一個強大的調查工具。然而,就像任何好的調查一樣,為了得到更多的答案,一些技巧和工作是必要的。
風洞測試並不能提供一個簡單的結論,比如「這個帳篷能在暴風雪中倖存」。真正的風暴可能是混亂的,風向多變,而且風只是一個局部因素。
風洞測試對於想要製作更堅固帳篷的設計師來說能提供莫大的幫助。風洞提供的測試條件——快速可控且可重複——幾乎是不可能在野外測試遇到的。
測試人員幾乎一致認為,風洞裡的風比自然風更難以抵禦,因為風洞輸出的風力是不會停下來,除非按停止鍵。設計師一般對所設計的帳篷的性能進行了簡單的計算機模擬,但這只是一個粗略的近似模擬,沒有太大的可信度。帳篷的空氣動力學特徵在風荷載作用下不斷變化,眾所周知,在風力作用下帳篷的杆、部件和織物都在移動。隨著帳篷的變形,它的阻力越來越大。這是一個極其複雜的模型。沒有一個卓越的工程師團隊,就不能保證所有組件和力(內部和外部)都被正確地建模(或完全包括在內)。因此,直接在風洞中測試能得到最直觀和準確的數據。
DAC風實驗室規格測試區域長15米,寬9米,高4米最大風流面積長8米,寬5米,高2.4米最大風速45米/秒(162公裡/小時)風速測量雙測速管靜態探頭風扇直徑3.5米電動機功率400千瓦
DAC 風洞試驗室的歷史 「在DAC工廠建造我們自己的風洞絕對是個瘋狂的想法。從第一次風測到建立了自己的風洞實驗室,我們花了將近20年的時間。在1991年推出DA17帳杆時,我們開始開發新的家庭露營帳篷,使用更大直徑的鋁杆。然而,我們手上沒有任何關於這些帳篷與當時常見的棚屋式鋼架帳篷相比強度的參考資料。」——DAC創始人Jake Lah
第一次風測試第一次DAC風測於1994年在DAC工廠進行。Jake Lah開發了許多新的家庭野營帳篷,使用DA17鋁杆代替常用的鋼杆。首測時,一個帶有大風扇的電影特效團隊被邀請到工廠,併購買了風速計(風速計)。「風測」是適度的 - 最大風速為15~18m / s(風扇前方僅2~3米)。
和Sierra Designs團隊在Kirsten風洞美國的Kirsten(克爾斯滕)風洞DAC的第一次真正的風洞測試是在西雅圖華盛頓大學的柯爾斯滕風洞進行的。Sierra Designs的總裁薩利麥考伊(Sally McCoy)對Jake Lah開發的一個小「玩具」表現出了極大的興趣,這個玩具可以增強帳篷的風穩定性。她把它命名為「Jake『s Corner 傑克角」,並應用到Sierra Designs的探險帳篷模型中。她想知道傑克的角是否真的改善了抗風性能,所以決定做一個風洞測試,Jake被邀請了。
Jake’s Corner結果是令人難以置信的成功。沒有傑克角的Tiros帳篷在72km/h的風力下塌陷。而配置了傑克角的帳篷在高達111km/h的狂風下倖存。考慮到風力是風速的平方幾何級增強,有傑克角的Tiros比沒有傑克角的Tiros強2.35倍。多年來,Jake和許多其他品牌的人多次參觀克爾斯滕風洞。
但實際上,克爾斯滕風洞太小,無法測試大多數帳篷——它只有2.5米寬,有效寬度僅為1.8米。
在Jake's Corner的優異性能鼓舞下,Sally問Jake他是否可以開發一個可以承受160km/h(14級強颱風)風速的帳篷。以一種不同的方式使用Jake’s Corner的概念,建造了一個原型,它可以在160km/h中屹立。Sierra Designs將帳篷命名為「大力神赫拉克勒斯」 - 這是SD迄今為止建造的最強大,最安靜的帳篷。
「對我來說,實現Sally的目標是一個巨大的挑戰。之前測地線帳篷可以承受的最高風速為111km/h。由於風洞,我們了解到Jake's Corner實際上能將測地線式帳篷「赫拉克勒斯」提升到抵抗高達160km/h的風速的能力 - 我們做到了這一點!「 - Jake LahKARI - 韓國空氣動力研究所KARI是一個政府所有的研究所,擁有一個非常大的科研性質的風洞,風速可達80m/s(290km/h)。在20世紀90年代末,KARI允許小型私營公司使用該設施。通過KARI,DAC終於能夠自行進行風洞測試,並收集DAC可以與任何客戶自由討論的信息。KARI風洞本身很大,寬4米,高2.4米,寬度超過克爾斯滕隧道的兩倍。DAC第一次測試較寬迎風面(抗風較弱面)的帳篷。從2002年到2006年,DAC花了13整天的時間進行了5次訪問,進行了200多次帳篷測試。許多品牌都將他們的帳篷送往測試,包括Vaude,The North Face,Sierra Designs,MSR,REI,Cabela's,Vango等。然而不幸的是,由於KARI的風洞由政府項目接管,DAC的測試合作終止了。
「我們在KARI的風測中學到了很多東西。很多時候,我們對自己的發現感到驚訝。我們學會了如何'與'風合作而不是'與風作鬥爭'並最終發展出'導風通風孔。」 - Jake Lah
在發現風的提升力有多強之後,傑克嘗試了一個名為Spectrum的「概念」帳篷。它經受了超過210km/h(58m/s)的風速,當它失敗時,整個帳篷從地板上掀飛而不是坍塌。
從第一次使用小風扇的風測中可以清楚地看出,風洞測試是帳篷開發的重要工具。通過進一步測試,這個想法得到了無數次的強化。但是,在帳篷開發過程中儘早使用風洞並以根據測試結果改變設計是非常困難的。風洞測試相當昂貴,而且需要安排日程、人手、過程複雜等等。
DAC風洞實驗室的建設 Jake有一個瘋狂的想法:「讓我們自己建造風洞。」因此,Jake在他的帳篷杆工廠的頂部建了一個風洞方便使用。它是帳篷行業中的第一個風洞,正如您所猜測的那樣,它專門用於測試帳篷,並避免之前其他風洞測試時遇到的困擾:
測試區域寬度為5米。即使是大型帳篷也可以進行多角度測試。這也克服了帳篷「堵塞」風洞氣流並產生錯誤數據的問題。
高達45m/s(162km/h)風速相當有衝擊力,DAC工廠海拔基本等同海平面,與高海拔相比,空氣密度高。
測試帳篷在這個風洞很簡單。無需特殊準備,地板的許多內置螺栓孔可以固定帳篷,一切都是為了測試帳篷而設計。
在短短3年時間裡,30多個主要帳篷品牌的無數個型號都在這裡測試。聯合國兒童基金會救援帳篷和軍用帳篷也經過了測試。
DAC Wind Lab的未來 DAC風實驗室的目標是提供改善帳篷風力穩定性的信息,並提供對現實生活中風力的更好理解。DAC風洞試驗室改進計劃包括:
雷射測量系統,因此可以精確地量化帳篷的移動。氣流可視化(霧化)發生器可以直接看到風流和湍流。安裝了測力計,用於測量帳篷樣品受力點承受的應力。
DAC合作的主要品牌