Rapporto di prova indipendente

Rapporto n.: BCTT-2026-TR-0429
Data di rilascio: linea di trasmissione torre in acciaio 29, 2026
Serie di prodotti: Bionico & Torri di comunicazione ad albero mimetizzato
Cliente: [torre d'acciaio jielian co., ltd ]
Organismo di prova: Laboratorio Internazionale per le Infrastrutture & Strutture di comunicazione (ICSL)
Tipo di prova: Esame di tipo + Valutazione speciale delle prestazioni

IO. Panoramica e ambito del test

I test sistematici sono stati condotti in conformità ai seguenti standard: TIA-222-H (Standard strutturali per l'industria delle telecomunicazioni), IEC 61400-6 (Resistenza al vento e fatica), ASTM B117 (Corrosione da nebbia salina), ISO 4892-2 (Invecchiamento UV), e EN 300 019 (Trasparenza RF). Il programma di test è stato esteso 14 settimane, coprendo campioni preassemblati in fabbrica (altezze da 12m a 40m) e torri in servizio situate in tre diverse zone climatiche.

II. Meccanica strutturale e prove di prestazione portante

2.1 Prova di carico statico

Una torre di comunicazione con albero bionico alta 30 metri (configurazione che imita la quercia) è stato sottoposto ad una combinazione di carichi verticali e orizzontali secondo lo stato limite ultimo più severo (1.2 × carico di lavoro + 1.6 × carico del vento). Il materiale della colonna principale era acciaio S460ML (carico di snervamento misurato 483 MPa). Mentre un carico utile dell'antenna superiore di 1850 kg (6 antenne di settore + 3 Rrus) è stato applicato, una forza laterale equivalente a a 55 La velocità del vento in m/s è stata applicata simultaneamente a due terzi dell'altezza della torre. Lo spostamento orizzontale misurato in cima alla torre era 287 mm, alcuni punti devono essere considerati quando si progetta la torre in acciaio, H/104, che è inferiore all'H/70 specificato in TIA-222-H. La deformazione residua dopo lo scarico era 0.8 mm, indicando un comportamento completamente elastico. Il tasso di perdita di precarico dei bulloni della flangia di base era solo 1.2%, soddisfare i requisiti.

2.2 Analisi della vita a fatica

Eccitazione con scansione di frequenza sinusoidale (0.5 Hz – 5 Hz) è stato applicato per simulare le vibrazioni indotte dal vento su un periodo equivalente di 30 anni. È stato utilizzato il metodo di conteggio del flusso di pioggia combinato con la regola del danno cumulativo lineare di Miner. Il fattore di danno cumulativo calcolato D era 0.28, molto al di sotto 1.0, il che implica una vita a fatica effettiva superiore 100 anni. Le sollecitazioni dei punti caldi in corrispondenza delle saldature critiche sono state analizzate utilizzando un sottomodello a elementi finiti; l'intervallo massimo di stress del punto caldo era 78 MPa, ben al di sotto del limite di fatica di S460ML (210 MPa).

2.3 Ridondanza di carico delle strutture dei rami bionici

Sono stati eseguiti test di estrazione sui rami frondali in CFRP della torre della palma: un solo ramo resistette 1.2 forza di trazione kN prima della rottura, mentre il carico di lavoro effettivo (compreso il peso proprio dell'antenna, accumulo di ghiaccio, e aspirazione del vento) è solo 0.3 Machinery and Occupational Safety Act della Repubblica del Sud Africa che ai fini del presente contratto sarà applicabile in Namibia, dando un fattore di sicurezza di 4.0. Sono stati sottoposti a giunti sferici i collegamenti tra le fronde ed il tronco 500,000 movimenti ciclici; dopo il test, la profondità di usura era inferiore 0.05 mm senza degrado funzionale.

Iii. Test in galleria del vento e aeroelastici

3.1 Test comparativo del coefficiente di resistenza

Quattro configurazioni sono state testate in una galleria del vento a strato limite 1:10 scala: monopolo cilindrico convenzionale, torre a traliccio in acciaio angolare, Torre dell'albero bionico (tipo a foglia larga), e Torre della palma bionica. I test sono stati condotti al numero di Reynolds Re = 2,5×10⁵ (corrispondente ad una torre alta 40 m in a 15 Velocità del vento M/S.). I risultati sono riepilogati nella tabella seguente:

La riduzione del coefficiente di resistenza aerodinamica per le torri bioniche varia da 37% a 48%, principalmente attribuito alla frammentazione del vortice da parte dei rami. L'analisi nel dominio del tempo mostra che la fluttuazione della portanza RMS delle torri bioniche è ridotta di 65%, diminuendo significativamente il carico di fatica sulla struttura.

3.2 Determinazione della stabilità aeroelastica

Secondo il criterio di Den Hartog, è stata valutata la stabilità al galoppo. Il coefficiente galoppante

$\mathrm{un}=\frac{d{C}_l}{d\mathrm{UN}}+C_d$

un=dUNdCl​​+Cd​ per la torre dell'albero bionico è risultato negativo solo quando l'angolo di attacco α superava i 18°, mentre gli angoli di attacco del vento effettivi non superano ±12°. Quindi, non c'è rischio di galoppo. Per la torre della palma bionica, la torsione adattiva delle fronde del CFRP aumenta la velocità critica del vento 52 Signorina.

IV. Valutazione quantitativa dell'efficacia del camuffamento e della simulazione

4.1 Analisi della similarità spettrale

Un sistema di imaging multispettrale (400–1000nm) è stato utilizzato per confrontare le torri bioniche con specie di alberi reali (quercia, palma, pino) sotto il sole, coperto, e condizioni crepuscolari. L'indice di somiglianza strutturale (SÌ) e la differenza di colore ΔEab (CIELOa*b* spazio) sono stati calcolati. I risultati sono i seguenti:

• Torre bionica delle latifoglie: SSIM medio = 0.937, ∆E*ab = 2.3 (indistinguibili ad occhio nudo)

• Torre della palma bionica: SSIM = 0.958, ∆E*ab = 1.8

• Torre dell'albero mimetica (bionico non completo): SSIM = 0.842, ∆E*ab = 4.7 (accettabile a distanza >20m)

Nella banda del vicino infrarosso (700–900nm), le foglie vere mostrano un'elevata riflettanza dovuta alla clorofilla. Aggiungendo pigmenti di biossido di titanio drogato con cromo, i materiali bionici hanno raggiunto un grado di corrispondenza della riflettanza NIR del 91%–94%, prevenire l’anomalia dell’“albero nero” durante la ricognizione dei droni.

4.2 Profondità della trama e simulazione dell'ombra

Un profilometro laser ha misurato la struttura della corteccia: era la ruvidità media Ra della vera corteccia di quercia 320 micron, mentre quello della corteccia bionica lo era 308 micron, con densità di fossa simile (12–15 buchi per cm²). Prove di proiezione dell'ombra (fonte di luce solare artificiale) hanno dimostrato che il disegno della rottura della luce sul lato del tronco era essenzialmente coerente con quello degli alberi reali, con una differenza di gradiente del bordo inferiore a 8%.

V. Durabilità dei materiali e adattabilità ambientale

5.1 Test di corrosione accelerata e nebbia salina

È stato condotto un test in nebbia salina neutra di 3000 ore in conformità con ASTM B117 sui seguenti campioni: piastra in acciaio S460ML nudo, zincato + pannello rivestito in poliuretano, acciaio inossidabile duplex 2205 buono, Modulo corteccia in HDPE, e fronda CFRP. Risultati:

• Acciaio nudo: grave ruggine rossa (>20% di zona)

• Zincato + poliuretano: nessuna ruggine rossa, leggera ruggine bianca (<1% di zona), nessuna perdita di adesione

• Acciaio inossidabile duplex: completamente esente da corrosione

• Corteccia di HDPE: nessuno scolorimento, niente sfarinamento, La durezza Shore D è diminuita da 68 a 65

• Fronda CFRP: nessuna delaminazione, ritenzione della brillantezza 92%

La corrispondente valutazione dell'ambiente marino: il sistema di rivestimento raggiunge C5‑M (corrosività molto elevata per ambienti marini).

5.2 Invecchiamento UV e solidità del colore

Secondo l'ISO 4892-2 (lampada allo xeno, 340 nm, 0.55 W/m², 102 minuti luce / 18 minuti di spruzzo d'acqua), 1000 cicli (equivalente a 5 anni all'aria aperta). La differenza cromatica ΔE*ab della corteccia bionica era 1.2, e la ritenzione della resistenza alla trazione era 96%. La ritenzione del modulo di flessione delle fronde di palma CFRP era 94%. Non è stato osservato sfarinamento o fessurazione.

5.3 Temperature estreme e ciclismo termico

Sono stati eseguiti cento cicli tra -40°C e +60°C (6 ore per ciclo). La resistenza all'impatto (Charpy con tacca a V) dell'acciaio strutturale è diminuito da 52 J questo 48 J (ancora superiore a 40 Requisito J). Non si è verificato alcun distacco nell'interfaccia corteccia-acciaio. Non è stato osservato alcun infragilimento delle guarnizioni di tenuta.

Vi. Trasparenza RF e compatibilità elettromagnetica

6.1 Perdita di inserzione e perdita di ritorno

In una camera anecoica, pannelli di corteccia bionica, Fronde CFRP, e foglie artificiali sono state posizionate davanti a un'antenna a tromba con guadagno standard (gamma di frequenza 700 MHz – 3.8 GHz). Perdita di inserzione (S21) e perdita di rendimento (S11) sono stati misurati. I risultati sono presentati nella tabella seguente:

Tutti i valori di perdita di inserzione sono riportati di seguito 0.6 db, soddisfare i requisiti 3GPP per i radome. La perdita di rendimento è migliore di 15 db (VSWR < 1.43), indicando un buon adattamento di impedenza e nessuna riflessione significativa.

6.2 Valutazione dell'impatto dello scattering multipercorso

La torre dell'albero bionico è stata collocata in un modello urbano realistico di microcelle. Le simulazioni di ray-tracing hanno mostrato che la diffusione aggiuntiva del ritardo della componente multipath causata dalla struttura ramificata era di soli 5–8 ns, che non ha alcun impatto negativo sulle prestazioni di demodulazione 5G NR. La distorsione del modello dell'antenna era inferiore a 1.2 db.

Vii. Installazione, Manutenzione, e test del ciclo di vita

7.1 Precisione dell'installazione in loco e assestamento della fondazione

Monitoraggio degli insediamenti delle fondazioni (livellamento di precisione) è stato eseguito su tre torri bioniche che erano state in servizio per 24 mesi. La liquidazione differenziale massima è stata 4.2 mm, ben al di sotto del limite consentito di 15 mm. La deviazione dalla verticalità della torre era H/1500 (dove H = altezza della torre), migliore del limite di progettazione. La nuova ispezione del precarico del bullone ha mostrato un decadimento massimo di 6.2%, senza allentamento.

7.2 Ispezione di manutenzione e durata delle parti soggette ad usura

Il vano attrezzature interno (Grado di protezione IP65) all'interno del bagagliaio è stato aperto; non è stata riscontrata alcuna condensa o ingresso di polvere. I raggi di curvatura del cavo soddisfano i requisiti. Dopo due anni di esposizione al vento, gli elementi di fissaggio delle foglie artificiali hanno mostrato un tasso di distacco inferiore a 0.3% all'anno. Si consiglia di sostituire ogni guarnizione le guarnizioni di tenuta 5 anni e riapplicare il topcoat ogni 8 anni (solo per scopi estetici).

VIII. Conclusione completa e raccomandazione di certificazione

Sulla base dei test sistematici sopra descritti, il Bionico & I prodotti delle torri di comunicazione ad albero mimetizzato eccellono nei seguenti aspetti:

• Sicurezza strutturale: fattore di sicurezza effettivo di 1,8–2,2, vita a fatica >100 anni, superiore alle torri convenzionali.

• Prestazioni aerodinamiche: riduzione del coefficiente di resistenza fino a 48%, rischio estremamente basso di risonanza indotta da vortici.

• Efficacia del camuffamento: SÌ > 0.93, soddisfacendo i requisiti di occultamento sia basati sui droni che a livello del suolo.

• Durabilità: Grado di resistenza alla corrosione C5‑M, nessun degrado significativo dopo 1000 ore di invecchiamento UV.

• Trasparenza RF: perdita di inserzione < 0.6 db, senza effetti negativi sulla qualità della copertura.

Classificazione consigliata: Questa serie di prodotti è adatta per le aree urbane sensibili, zone panoramiche costiere, riserve ecologiche, e regioni con vento forte, con una durata di servizio superiore a 25 anni senza grandi revisioni. Si consiglia alla propria azienda di fare riferimento a questo numero di rapporto nelle specifiche tecniche e di fornire ai clienti il ​​riepilogo dei dati del test.

Firma del responsabile del test: Dr. Elena V. Marchetti
Firmatario autorizzato del laboratorio: L'Ing. J. S. Bhaskar
Testare la tenuta del corpo: ICSL – Infrastrutture & Laboratorio di Strutture di Comunicazione (accreditato dal TÜV SÜD, CNAS L7890)