本文詳細介紹了該水滴的構造和使用方法，並進行了一些設計。還包括對該系統及其捆包的應用的討論以及替代機器的簡要介紹。
將乾草、稻草或樹葉等材料打捆有許多優點，因為這些包通常用於儲存多餘的材料或餵養動物。稻草捆也用作建築材料。這種做法早在 1800 年代就在北美開始，最近作為綠色和自然建築運動的一部分又重新興起。秸稈捆是一種廉價且可用的建築材料，因為秸稈是一種普遍存在的農業副產品。這些包可以提供建築隔熱和結構支撐。這種潛在建築材料的可用性被認為是一種合適的技術。與機械聯合收割機相關的巨大成本和擁有小塊土地的農民需要低成本的替代方案。有很多可用的選項，本文將探討由 Larry McWilliams 製造的手動干草和樹葉打捆機位於CD3WD上。CD3WD 項目的目的是幫助第三世界自助，內容可以在這裡找到。本文提供了更詳細的如何構建和使用該水滴以及一些設計。還包括對該系統及其捆包的應用的討論以及替代機器的簡要介紹。
注意事項
獲取巴陵材料
世界各地的農業地區都有需要打包的材料。除非常乾燥的沙漠和冰雪覆蓋的兩極外，穀類植物在世界各地都有生長。[1]但更具體地說，秸稈是穀物植物的副產品，由秸稈製成的包被用作建築材料。稻草是除去穀物和穀殼後剩下的東西；它也被稱為植物的莖。非洲是許多本土穀類植物的家園，殖民化給該地區帶來了許多其他物種。[2]換句話說，這項技術幾乎可以在世界任何地方發揮作用。
獲得建築材料和建造能力
下面詳細介紹的打包機是使用電動工具和名義木材製成的。這是因為這些是可用的材料和工具，以及我已經開發的技能。這些在世界各地都沒有，但可以使用更簡單的工具用不同的材料製成這種結構。在構建部分有一個表格，其中列出了構建此打包機的建議和潛在工具。熟練的工匠能夠重建這種結構。如果團隊前往無法獲得這些工具和材料的地區，一個簡單的解決方案是預先切割並運輸它們，離開最後的組裝，直到到達最終地點。在此之前，應對替代打包機進行全面分析。
捆包的適用性
秸稈捆可用於建築，典型應用是低成本、低環境影響的住房。住房看似是一項基本的供給，它為家庭提供一個取暖、睡覺、相互交流的地方，並提供一個躲避環境中潛在危險（包括疾病）的地方。擁有一套房子有很多好處，擁有一套房子可以作為未來成功的墊腳石。稻草建築廉價且有效地利用了可再生和當地資源。秸稈也是一種通常燃燒的副產品，[3]使用它作為建築材料可以隔離可能最終進入大氣中的碳。捆包還具有農業用途，因為這是動物食物或墊料的潛在來源。在農業應用中，在冬季或乾旱時期，儲存捆包可能很有用。重要的是要注意，無論如何使用，捆包都應保持乾燥且無昆蟲，因為它們會腐爛。
工程原理
在結構應用中使用捆包基於幾個參數。[4]水分含量，因為捆包需要乾燥以防止腐爛，而乾密度決定捆包的強度。密度方程 [kg/m 3 ] 可在此處找到：
ρ =米V{\displaystyle \rho \ ={\frac {m}{V}}}
捆包的密度取決於材料的可壓縮性和活塞施加的應力。研究表明，當平放時，密度較高的捆包在較高的極限載荷下會失效。[5]進一步的研究表明，捆包的密度和模量之間存在相關性，但方向對機械性能的影響更大。[6]稻草捆用於形成複合牆，稻草捆兩側均塗有灰泥。當這些抹灰牆受到同心壓縮荷載時，它就像一個複合柱，其中灰泥承擔了大部分荷載。吸管主要為石膏皮提供側向支撐，同時承擔一小部分壓縮載荷。如果側向支撐不足，薄抹灰層的局部屈曲將導致失效。稻草捆還可以在這些複合系統中提供隔熱作用。[4]對於製作捆包，需要注意的重要一點是，較大的活塞力將導致捆包更密，從而提供結構更堅固的捆包。由於分子非常接近，較密的包的絕緣性能應該會降低，但在該領域需要進一步測試。
影響實用性的其他因素是歷史性的，因為捆包不應靠近潮濕或黴菌、纖維長度和材料成分。稻草捆更適合建築，因為碳水化合物已被去除。含有碳水化合物的干草會隨著昆蟲和動物的進食而自然腐爛。
對於這種結構，相對於構件橫截面積提供的阻力，所有載荷都可以忽略不計。實用性決定設計，而不是強度或適用性。
建造
使用下表中列出的工具製作了手動干草和樹葉打包機的原型。圖 1a 顯示了除了原始圖紙和推薦佈局之外構建的原型圖片。為了簡化，對原始設計進行了更改，其他更改反映在圖 1b 所示的設計中。
圖1：原圖
圖 1a：原型
圖 1b：推薦
下表顯示了用於構建原型的工具以及可用於生產相同打包機的基本工具。儘管原型是用電動工具建造的，但熟練工匠手中的基本工具足以完成這項任務。
| 首選工具 | 基本工具 |
|---|---|
| 圓鋸 | 錘子 |
| 鑽頭 | 手鋸 |
| 錘子 | 捲尺 |
| 捲尺 | 工作台/夾具 |
| 正方形 | |
| 工作台/夾具 |
零件清單
| 部分 | 姓名 | 標稱尺寸 | 原型長度 | 數量 | 推薦長度 | 數量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 底部 | 2X4 | 6'10" | 2 | 6'10" | 2 |
| 2 | 側支撐 | 2X4 | 2'1 1/4" | 8 | 4' | 6 |
| 3 | 頂部連接器 | 2X4 | 1'6 ½" | 4 | 1'6 ½" | 4 |
| 4.a | 室側 | 2X4 | 3'4" | 4 | 3'4" | 4 |
| 4.b | 室側 | 2X4 | 3英尺10英寸 | 4 | ||
| 5 | 室頂部 | 2X4 | 2'4" | 4 | 2'4" | 4 |
| 6 | 室底 | 2X4 | 4'8" | 3 [1] | 4'8" | 3 [1] |
| 7 | 底部連接器 | 2X4 | 1'3 ½" | 4 | 1'3 ½" | 3 |
| 8 | 後支撐 | 2X4 | 39.5" | 2 | 39.5" | 2 |
| 9 | 克制 | 2X4 | 3' 9 ½" | 2 | 3' 9 ½" | 2 |
| 10 | 門撐 | 2X4 | 1'6 ½" | 1 | 1'6 ½" | 1 [2] |
| 11 | 活塞 | 2X4 | 8' | 2 | 8' **2 | 2 |
| P1 | 活塞背部 | 層數 ½" | 12 英寸 x 14 英寸 | 1 | 12 英寸 x 14 英寸 | 1 |
| P2 | 活塞嵌件 | 層數 ½" | 12 英寸 x 12 英寸 | 1 | 12 英寸 x 12 英寸 | 1 |
| P3.a | 活塞塊 | 2x2 | 4英寸 | 8 | 5英寸 | 8 |
| P3.b | 活塞塊 | 2x2 | 3英寸 | 8 | 3英寸 | 8 |
| P4 | 活塞支撐 | 2x6 | 14英寸 | 2 | 14英寸 | 2 |
| 門 | 層數 ½" | 18"x18" | 1 | 18"x18" | 1 |
程序
為了加快構建過程，最好預先切割許多部件。雖然建議這樣做，但請確保在腔室和其他部件組裝完畢後構建活塞。這將確保活塞確實適合您所構建的部件。如果設計或零件組裝有任何改變，當打包機進行最終組裝時，這些改變就會變得明顯。在整個步驟中，展開圖像以更詳細地查看零件名稱和間距。
對於所有步驟，使用正方形將確保各個零件製作正確，從而使組裝更容易。可以使用釘子或螺釘，但使用螺釘是出於個人喜好，因為如果出現錯誤或在迭代原型製作過程中，螺釘更容易被原諒。較小的部件，例如活塞頭上的部件，也更容易用螺釘固定。在決定該結構的壽命時，環境因素會發揮作用。如果要無限期使用，戶外螺釘和油漆或污漬將保護水滴並防止風化和其他環境磨損。
圖 2：預切木材
圖 2a：使用正方形和標記木頭
這可以由中級工匠製作，更熟練的工人將能夠更快、更準確地製作。無論是否熟悉工具，請遵循適當的安全程序。如果您的技術不那麼熟練，與合作夥伴合作或尋找經驗豐富的人將確保打包機的製造準確且安全。
請在嘗試施工之前閱讀所有步驟。
建造腔室頂部。各片之間有 1/2 英寸的間距，因為麻線會穿過這些間隙。
構建兩個腔室側面。第 2 部分，即側支撐件，位於第二腔室側的相對側。否則這兩塊是相同的。部件之間還有 1/2 英寸的間隙。在推薦的圖紙中，側支撐增加到普通人的中等高度。這允許用戶在打包和捆紮過程中站起來，減少用戶背部的壓力。
建造與頂部類似的室底部。連接器位置如圖 7 所示，組裝後應與側支架對齊。側面的兩個剝皮片可以通過將 2x4 撕成兩半來製作。如圖 8 所示，原型的底部部分不包括對結構的設計更改。
將頂部部件放在兩側之間來組裝腔室。一旦完成，可以通過將結構倒置來將底部放入。夾具將確保腔室是方形的。圖 10 顯示了原型構建過程中使用夾具的位置。
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將打捆機直立後，按順序連接後支架、約束裝置和頂部連接器來構造打捆機的背面。這樣新的部件在施工過程中就不會倒塌。可以使用輔助工具來固定零件，但如果沒有輔助工具，請使用釘子或螺釘將零件固定在靠近所需位置的位置，然後正確固定另一端，最後連接原始一側。
建造門有兩種選擇。可以安裝帶有鉸鏈的門，但如果沒有鉸鏈，請嘗試原型中顯示的選項。應切掉門支架的一部分以固定門。如果採用第二個選項，則應拆下頂部連接器，並沿門槽長度切開一個截面。切割後，應將這兩塊連接起來，使它們與現有的塊齊平，從而允許門打開和捆包自由退出室。這些門支撐件上的槽口應以適當的公差切割，以便門可以滑動。對於 1/2 英寸的門，使用 3/4 英寸的槽口。這些切口應使用鋸子進行，鑿子可用於去除切口之間的材料。廢木料可用作門把手。
如果 2x2 可用，則應使用更複雜的活塞頭選項。活塞塊允許在舀水過程中使用插入件（未示出）。當捆包準備好打捆時，可以移除該插入件，並且塊可以為手伸入打捆室提供空間。可以根據用戶手的大小調整塊。P3.a 中切口的公差應確保插入件可以輕鬆拆卸。如果 P3.a 中有刪減，則 P3.b 的結尾也應與開頭匹配。為了進行這種切割，可以將夾具一起放置在類似於圖 15 所示的夾具中。
應從後面連接塊，如圖 16 所示。兩個螺釘將阻止塊轉動。釘入一顆螺釘並擰緊第二顆螺釘將確保塊保持在標記所在的位置。鑽導向孔將確保膠合板和砌塊在此步驟中不會分裂。或者，可以單獨使用活塞背，但要保持捆包末端緊湊會更加困難。
在將活塞支架連接到活塞背部之前，應先對活塞支架進行鑽孔。與塊一樣，這些應該在鑽導孔後從背面連接。螺釘應位於塊之間的大空間中，以方便施工。
兩個活塞件應按圖紙切割和鑽孔。距離前面 47 英寸的切口允許活塞在捆紮麻繩時鎖定到位。這確保了捆包在壓縮室中保持壓縮狀態。前面的角度切口允許在打包過程中進行大範圍的運動。
通過在兩個活塞之間放置馬車螺栓或軸，將兩個活塞連接到活塞頭。所有接口處（木材和螺母之間）均應使用墊圈。連接後，應將一塊廢木頭直接放在活塞下方。這可以防止活塞頭掉落。或者，如果沒有螺栓、螺母和墊圈，則可以將活塞直接連接到活塞頭。這消除了旋轉功能。
成本
| 物品 | 數量 | 單價 | 全價 |
|---|---|---|---|
| 2"x4"x8' | 20 | 1.77 美元 | 35.40 美元 |
| 2"x6"x8' | 1 | 4.29 美元 | 4.29 美元 |
| 2"x2"x8' | 1 | 2.26 美元 | 2.26 美元 |
| ½" 層數 | 3 次截止 | 3 美元 | 9 美元 |
| 4" 5/16" 螺栓 | 2 | .69 美元 | 1.38 美元 |
| 5/16" 墊圈 | 6 | $.11 | $.66 |
| 5/16" 螺母 | 2 | $.14 | $.28 |
| 全部的 | 53.27 加元 | ||
使用全新木材建造推薦的打捆機的預計成本約為 55 美元。建造原型的實際成本要低得多。這是因為原型是使用回收材料製成的。如果要在農場建造，可能會有多餘的木材，這會降低成本。相比之下農場傑克這只是替代技術中的一個組成部分，起價約為 55 美元。與所有建築項目一樣，應考慮潛在的切割錯誤或材料損失的津貼，上面列出的木材已包括在內。另一種大幅降低成本的方法是查看商店中的切斷部分（如果有的話）。其他項目的削減提供了廉價的小材料來源，也從廢物中轉移了材料。螺絲或釘子不包括在本成本估算中，因為它們通常是批量購買的。
巴陵
程序：
- 將線穿過縫隙
- 根據材料可使用 2、4 或 6 件
- 僅將線纏繞在門上
- 切割足夠的麻線以包裹整個草捆，建議使用 6 英尺，但確保最初有足夠的麻線，因為之後添加額外的麻線很困難
- 關上門並推動活塞開始打包
- 使用少量以確保良好的壓實
- 打包足夠的材料後取出插入件
- 將線纏繞在捆包和紮帶上
- 開門
- 通過推動活塞移除草捆
打包過程請觀看以下視頻：
請注意：該視頻展示了我第一次在原型上創建包。整個過程不到20分鐘。有了助手和更多的練習，這個時間就會大大減少，這樣一天之內就可以為一個小房子製作足夠的草捆。被打包的材料也陳舊且潮濕，這兩種特性都沒有用處。這樣做只是因為這種材料是可用的。
機器具體建議
正如視頻所示，個人可以操作該打包機，但擁有兩台效率更高。一個人可以裝載待打包的材料，而另一個人則操作活塞。切換可以減少流程的單調性，同時確保兩個工人都不會感到疲勞。
對打包機的進一步改進包括通過添加輪子使其可移動。在打包過程中，這些輪子必須向上翻轉，以確保裝置不會移動。這將使打包機能夠在田地周圍移動到需要打包的其他材料。在門端放置兩個輪子將允許人或者最好是動物推動或拉動這個裝置。由於在打包過程中會施加很大的力，因此整個結構很容易朝這個方向移動。如果這很麻煩或妨礙了撈出過程，則可以將自重添加到結構的底座上，這會增加抵抗運動的摩擦力。或者，連接到結構上的楔子或釘子會抵抗這種運動，因為它們充當錨。
捆包一旦離開捆包室就會膨脹，如果需要特定的捆包尺寸，可以進行實驗或進一步的工作以使捆包尺寸與實際捆包尺寸相匹配。所有採用非常規方法或機械打包機製成的捆包均應經過測試，以評估其施工的適用性。含水量、幹密度、潤濕歷史、纖維長度和材料構成等指標對於確定建築材料的有用性都是必要的。[4]當使用此類機器生產的包進行結構應用時，還會出現其他問題。機器生產的捆包具有一定的可變性。捆包密度的變化可歸因於不同的活塞壓緊力和一次壓捆的材料量。在封閉區域內用手綁紮也會帶來變化。有關稻草捆建造的更多信息可以在 appropedia 上找到，而有關稻草捆建造的 Wikibook是一個稍微更全面的資源。
替代技術
還有其他低成本打包裝置可供選擇。箱式打包是一種簡單的方法，其方法不言自明。CD3WD 上有一個簡單的邊遠地區乾草打包機。英國國際發展部作為畜牧生產計劃的一部分進行的一項研究提供了證據，證明盒裝飼料對坦桑尼亞牛奶生產商的好處。有像克拉克·多爾曼（Clark Dorman）的移動松稈打包機這樣的設備，但這種設備雖然比聯合收割機小得多且便宜，但仍然由汽油發動機提供動力。最好的替代方案是由巴基斯坦秸稈包和適當建築公司使用和開發的組織（PAKSBAB）。PAKSBAB 致力於在該地震活動地區採用適當的建築方法來建造抗震房屋。對於草捆製造，使用壓縮模具和人力農用千斤頂。該設備可能比拉里·麥克威廉姆斯的設計更昂貴，因為它是鋼製的，但它更簡單、更快、需要更少的人力，並減少了捆包的變化。
參考
- ^ 英國廣播公司。你可知道？穀物。http://www.bbc.co.uk/gardening/gardening_with_children/didyouknow_cereals.shtml（2010年 4 月 13 日訪問）。
- ^ 科學技術促進國際發展委員會，國際事務辦公室，國家研究委員會。非洲失去的農作物：第一卷：穀物。華盛頓特區：國家學院出版社，1996 年。
- ^ 艾伯塔省政府。“使用秸稈作為農場取暖燃料。” 農業和農村發展。2010 年 1 月 6 日。http ://web.archive.org/web/20170109090115/http ://www1.agric.gov.ab.ca :80/$department/deptdocs.nsf/all/eng3127（2010 年 4 月 13 日訪問）。
- ↑跳轉至：4.0 4.1 4.2 金，布魯斯。稻草捆建築的設計。加利福尼亞州聖拉斐爾：綠色建築出版社，2006 年。
- ^ Bou-Ali，G. 稻草捆和稻草捆牆系統。理學碩士 論文，圖森：亞利桑那大學，1993
- ^ Tattersall, Graeme H. 密度對稻草捆機械性能的影響。論文，金斯頓：女王大學，2010 年。