우산형 태양열 조리기

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포물선 모양의 사용은 결코 새로운 발명이 아닙니다. 요리 목적으로 태양 광선을 집중시키는 역사를 통틀어 사용되었습니다. ^[1] 오늘날 많은 사람들은 값비싸고 오염 물질이 많은 연료를 사용하는 대신 재생 가능한 자원으로 요리한다는 아이디어에 매력을 느낍니다. 또한 포물선형 태양열 조리기 를 사용하여 제3세계 국가에서 오염된 물로 인한 사망률을 줄일 수 있기를 바랍니다. 이것은 제가 태양열 조리기를 만드는 프로젝트를 시작할 때 기대하는 것입니다.

정말 좋은 기회입니다!

저는 Humboldt 카운티 와 엔지니어링 커뮤니티의 다른 부문에서 태양열 및 자전거 동력에 대한 독창적인 아이디어로 알려진 Bart Orlando와 함께 일할 기회가 있습니다 . 그의 도움으로 공학 305, 적정 기술을 위한 태양열 조리기를 만들 것입니다. 이 프로젝트를 선택한 이유는 식수를 소독하고 재생 가능한 자원으로 음식을 요리할 수 있는 지리적으로 적절한 장소에서 영감을 받았기 때문입니다. 또한 태양열 조리기를 만드는 간단한 기술을 통해 개인은 자신의 삶을 개선할 수 있습니다.

필요성을 느끼지 못하거나 익숙하지 않은 사람들이 태양열 조리기를 사용하게 하는 것은 어려운 일인 것 같습니다. 그래서 다용도 태양열조리기의 아이디어를 제시한 우산형 태양열조리기 제작에 관심을 갖게 되었습니다. 누군가 태양열 조리기로 쉽게 변형될 수 있는 우산을 가지고 있다면, 그 사람은 완전히 새로운 기구를 사는 것보다 우산을 태양열 조리기로 전환할 가능성이 더 높을 것 같습니다. 태양열 요리용 우산 아이디어가 태양열 요리 기술을 더 많이 채택하는 데 도움이 될 수 있기를 바랍니다. "Parasol" Para(bolic) Sol(ar 밥솥)으로 알려질 수 있습니다.

나는 현지에서 찾고자 하는 재료로 이곳 아르카타에서 직접 태양열 조리기를 만들어 직접 경험을 쌓을 수 있을 것입니다. 이 프로젝트의 발전을 기대하고 있습니다. 이 사이트를 다시 방문하여 진행 상황을 확인하시기 바랍니다..

살펴보기

Parabolic Solar Cooker의 간략한 역사

태양열 기술은 수세기 동안 발전해 왔습니다. 고대 그리스인, 로마인, 아즈텍인, 중국인은 쿠커로 반사 재료가 있는 포물선 모양을 사용했습니다. 1650년경 독일 엔지니어들이 에너지를 위해 태양을 이용했다는 문서가 있습니다. ^[2] 프랑스인 오귀스탱 무쇼(Augustin Mouchot)는 1877년에 북아프리카에 주둔한 프랑스군을 위해 휴대용 태양열 조리기를 설계했습니다. ^[3] 기본 반사 개념을 사용하여 태양 에너지를 한 지점에 집중시킬 수 있습니다. 포물선 모양은 에너지가 한 지점으로 반사되도록 합니다. 많은 인구가 태양열 조리기를 채택하도록 하는 것은 그다지 성공적이지 않았습니다. 1950년대에는 많은 발전이 있었지만 태양열 조리기 시장이 없었기 때문에 성공하지 못한 산업이었습니다. ^[2]Mr Jerome Johnson 은 조명 디자이너입니다. 그는 사진 장비를 만들고 판매했습니다. 그는 빛을 확산시키는 반사 우산 장치를 설계했습니다. 1970년대에 그는 에너지 절약을 향한 움직임을 보였고 반사 디자인을 우산형 음식 조리기로 바꿨습니다.

Parabolic Solar Cooker

햇빛은 매일 엄청난 양의 에너지를 지구에 쏟아 붓고 있으며, 이는 미국에서 1년 동안 연소되는 화석 연료를 단 40분 만에 대체할 수 있는 양입니다. ^[1] 어려운 작업은 실제로 그 에너지를 포착하고 사용하는 것입니다. 내가 가장 관심을 갖는 세 가지 유형의 태양열 에너지 활용이 있습니다. 포물선 트로프, 추적 거울 및 포물선 접시. 내가 초점을 맞추고 있는 포물선 접시는 태양 광선이 한 지점에 집중될 수 있기 때문에 태양을 향한 상태를 유지하는 경우 매우 효율적입니다. ^[1]포물선 모양의 태양 접시는 포물선 모양으로 구성할 수 있으며 위성 안테나와 같은 재활용 제품이 될 수 있습니다. 또한 에너지를 흡수하고 음식을 요리하기 위해 반사 재료와 어두운 냄비가 있는 포물선의 초점에 장착된 랙이 필요합니다.

포물선에 대한 추가 정보는 Bart Orlando의 웹페이지( http://web.archive.org/web/20100712080603/http://www.humboldt.edu:80/~ccat/solarcooking/parabolic/paraboliccookerwebsection-pg1.htm )를 참조하십시오.

장점

포물선형 태양열 조리기에는 연료 없이 요리할 수 있고 요리하는 동안 연기와 오염 물질을 제거하는 기능과 같은 많은 이점이 있습니다. 또한 태양 광선은 소량의 구름이 있더라도 태양이 있는 곳이면 어디에서나 사용할 수 있습니다. 또한 날씨가 추워도 햇볕만 있으면 요리가 가능하기 때문에 주변 온도도 문제가 되지 않는다. ^[2]

우려 사항

태양열 조리기에는 몇 가지 사소한 문제나 우려 사항이 있습니다. 예를 들어 그것은 요리하는 느린 방법입니다; 구조에 따라 일조량, 바람의 변동성, 내구성 부족 등 많은 사람들에게 생소하다. ^[2]

태양열 조리기의 예

태양열 조리기에는 여러 종류가 있습니다. 그들은 모두 태양 에너지를 전달한다는 동일한 목표를 가지고 있지만 조금 다릅니다. 다음은 세 가지 가능한 디자인입니다.

솔라 박스

솔라박스는 온실효과를 이용해 음식을 조리하는 태양열 조리기입니다. 건설된 태양열 상자 내부에는 에너지를 반사하는 반사 재료와 태양 에너지를 내부에 가두기 위한 상자 상단의 유리가 있습니다. 이 방법은 햇빛이 많이 드는 상황에서 잘 작동하며 밀폐된 기구이기 때문에 안전합니다. 단점은 포물선 밥솥처럼 한 점에 반사되지 않는다는 것입니다. ^[2]

태양접시

태양 접시는 태양 에너지를 한 지점으로 반사하는 포물선 모양입니다. 이것은 포물선의 구조로 인해 태양이 한 지점에서 매우 강렬할 수 있기 때문에 유리합니다. 구조가 클수록 더 많은 태양 에너지를 흡수할 수 있습니다. 또한 바람으로부터 보호하기 위해 포물선이 깊으면 더 좋습니다. 때로는 접시가 정말 크면 운반하기 어려울 수 있습니다.

태양 우산

태양 우산은 태양 접시와 비슷합니다. 그러나 더 원뿔 모양을 갖는 경향이 있습니다. 따라서 태양 에너지는 한 점이 아닌 선에 집중됩니다. 긴 줄의 핫도그를 요리하지 않는 한 태양 에너지가 더 분산되기 때문에 이것은 단점입니다. 태양 우산의 장점은 이동성입니다.

개인 기준

• 성능- 밥솥이 1갤런의 식수를 160F에서 저온 살균하고 음식을 요리하고 종이에 불을 붙일 수 있는 능력. 10
• 안전- 밥솥은 눈을 멀게 하거나 멀미를 일으키지 않아야 합니다. 10
• 비용 - 금전적 지출. 5
• 내구성 - 견딜 수 있는 시간 또는 요소의 길이. 4
• 운반성 - 작은 포장으로 한 사람이 밥솥을 장소로 가져올 수 있는 능력. 7.5
• 위치- 재료가 발견되고 구조물이 건설되는 위치. 7
• 다목적 - 이 밥솥이 유용할 수 있는 다른 방법(대피소, 우산). 7
• 작동의 용이성 - 이 밥솥을 사용할 수 있는 용이성. 8

각 기준은 1-10의 척도로 가중치가 부여됩니다.

자료

포물선 태양 접시 또는 우산

포물선형 태양열 조리기를 만들 때 재료를 매우 창의적으로 사용할 수 있습니다. 재료에 포함된 에너지를 줄이는 것과 관련하여 이것을 구성하기 위해 지역 및 재활용 제품을 찾는 것이 좋습니다. 밥솥을 잘 작동시키는 데 필수적인 몇 가지 항목이 있습니다. 내구성 있는 반사 소재와 반사 에너지를 흡수하기 위해 중간에 검은색 냄비를 두는 것이 중요합니다. 어떻게 하든 접시는 포물선 모양이어야 합니다. 그리고 가장 중요한 것은 눈이 화상을 입지 않도록 항상 선글라스를 착용해야 한다는 것입니다.

우산 재료 및 예산

왜 대나무를 사용합니까?

Bamboo는 엔지니어링을 위한 훌륭한 리소스입니다. 매우 빨리 자라며 무게가 가벼우며 한계 지역에서도 자랄 수 있습니다. 대나무는 전 세계, 특히 아프리카, 아시아 및 라틴 아메리카에서 발견됩니다. 작업하기 쉽고 최소한의 힘으로 분리할 수 있어 저와 제 프로젝트에 아주 좋았습니다. 이 왕성한 자원은 전통적으로 사용되어 왔기 때문에 현대 대나무 공학의 성장 기회는 젊은 세대가 대나무 수확을 계속할 수 있도록 합니다. ^[4]

제안된 타임라인

디자인 및 시공

내 프로젝트를 시작하기 위해 Bart에서 안뜰 우산 캔버스를 구입하게 된 것은 행운이었습니다. 우산 프레임에 자전거 깃대나 유리 섬유 막대를 사용하는 방법을 논의했지만 해당 소재를 찾을 수 없었습니다. Bamboo는 프레임에 매우 흥미로운 옵션이었습니다. 우리는 캠핑 나이프와 망치로 대나무를 쪼갠다. 아주 쉽게 갈라졌어요! 하지만 갈라진 부분을 똑바로 유지하는 것이 어려웠기 때문에 나머지 대나무 조각을 깎아내어 평평하게 만들어야 했습니다. 대나무를 쪼갠 후 유연성을 높이기 위해 물에 담가두기로 했습니다. 수조 전에 충분히 유연했기 때문에 과정에서 필요한 단계는 아닌 것 같습니다. 대나무가 준비되면 우산 캔버스에 꼭 맞도록 올바른 길이로 다듬었습니다. 자전거 타이어 튜브를 사용하여 우산 중앙에서 프레임을 묶었습니다.

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  여기서 Bart와 저는 칼과 망치로 대나무를 쪼개고 있습니다. 꽤 쉬웠고 망치의 힘이 거의 필요하지 않았습니다.

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  다시 대나무 쪼개기. 조각을 분리한 후 원하는 강도를 얻기 위해 나머지 길이를 깎아내야 했습니다.

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  여기서는 대나무를 캔버스에 맞게 톱질하고 있습니다.

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  톱 가까이에서 안전을 위해 장갑을 꼭 착용하세요!

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  대나무를 더 유연하게 만들기 위해 며칠 동안 물에 담가 두었습니다.

다음 작업은 더 많은 안정성을 제공하기 위해 Mylar를 장착할 대상을 파악하는 것이 었습니다. 우리는 오래된 리놀륨을 사용하는 것에 대해 생각했지만, 리놀륨은 여기 지역 제품이 아니기 때문에 이것이 제 기준에 적합하지 않다는 것을 깨달았습니다. 골판지는 대부분의 도시에서 풍부하게 찾을 수 있는 중고 제품이기 때문에 결국 최선의 선택이 되었습니다. 우리는 자전거 상자와 온수기 상자를 사용했습니다. 판지가 겹칠 수 있도록 크기를 필요 이상으로 길게 측정했습니다. 판지는 포물선 모양을 모방하기 위해 미리 구부려졌습니다. Mylar는 동일한 측정을 사용하여 절단되었습니다. 이중 스틱 테이프를 사용하여 Mylar를 골판지에 부착하고 보강을 위해 가장자리 주위에 스테이플을 사용했습니다.

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  좋은 정밀도를 위한 신중한 측정

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  골판지를 구부릴 때 그렇게 정밀할 필요는 없었습니다.

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  마일라와 판지를 자른 후 양면 테이프를 사용하여 함께 고정했습니다.

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  테이프 자체가 충분히 강하지 않았기 때문에 가장자리를 스테이플러로 고정했습니다.

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  전체 마일라/판지 삼각형을 우산에 넣습니다.

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  손에 온기가 느껴지네요, 와우 뜨거워요!

포물선 곡선의 모양을 제어하는 ​​방법을 찾아야 했습니다. 뻣뻣한 판지가 구조에 들어 있어 우산이 납작해지는 것 같았습니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 우산에 조절성을 제공하기 위해 우산 주위에 끈을 사용하기로 결정했습니다. 벨트 고리는 낡은 청바지로 만들어 바늘과 실로 꿰매었습니다. 질긴 소재를 바느질할 때 골무를 적극 추천합니다, 아야! 재활용 센터에서 찾은 노끈을 조임끈으로 사용했고, 매듭은 길이를 조절했습니다. 다른 유형의 포물선 요리에서는 정확한 측정이 필요하지만 조정 가능한 꼬기를 사용하면 측정을 계산할 필요가 없었고 밥솥의 초점을 태양에 맞추는 동안 수정해야 했습니다.

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  바늘과 실, 좋은 손 바느질

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  그 청바지를 꿰매는 것은 꽤 힘들었습니다.

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  벨트 고리는 염료에 큰 도움이 됩니다.

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  꼬기를 조이면 포물선을 깊게 할 수 있습니다.

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  포물선이 깊어지면 바람이 차단되어 냉각 효과가 감소합니다.

드디어 우산이 완성되었습니다! 우리가 알아내야 할 다음 부분은 요리 용기를 장착하거나 걸는 방법이었습니다. 대나무를 계속 활용하기 위해 우리는 8피트 대나무 기둥으로 삼각대를 만들기로 결정했습니다. 자전거 타이어 튜브를 사용하여 함께 묶었습니다. 폐차장에서 발견한 체인을 사용하여 다운을 중앙에 걸고 옷걸이에 깡통을 구조물에 걸었습니다. 큰 깡통은 수조/이중 보일러로 사용되며 여기에 유리병을 넣어 요리할 수 있습니다. 이렇게 하면 깡통의 플라스틱이나 유해한 화학 물질이 음식에 닿는 것을 방지할 수 있습니다. 옷걸이가 통과할 수 있도록 양철 깡통의 윗면에 두 개의 구멍이 뚫려 있습니다. 깡통은 열을 흡수하기 위해 검은색으로 칠해졌고, 열이 빠져나가는 것을 막기 위해 윗부분을 호일로 막았습니다.

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  여기서는 철사 절단기를 사용하여 옷걸이를 깡통용 옷걸이로 변형하고 있습니다.

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  안전을 위해 철사 절단기를 사용하여 못을 잡고 망치로 두드려 깡통에 구멍을 뚫었습니다.

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  확대!

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  블랙 템프라 페인트는 더 많은 빛을 흡수할 수 있게 합니다. 우리는 페인트가 결합할 거친 표면을 만들기 위해 캔에 모래를 문질렀습니다.

우리는 우리가 만든 구조로 인해 캔이 너무 많은 바람에 노출되었음을 깨달았습니다. 따라서 바람이 조리용기를 식히는 것을 막아주는 정지된 공기의 공간인 데드 에어 스페이스를 구축할 필요가 있었습니다. 운 좋게도 나는 현관에 완벽한 것을 가지고 있었는데, 투명한 플라스틱 침낭 케이스였습니다. 옷걸이를 둥글게 구부리고 안쪽에 테이프로 붙였습니다. 이것은 훌륭하게 작동했습니다!

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  정말 대단한 발견입니다!

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  내부에 안감 처리된 옷걸이는 뜨거운 조리 용기에 무너져 녹지 않도록 가방 구조를 부여했습니다.

전체 조각이 조립되면 마지막으로 해야 할 일은 그것을 안정화하는 것입니다. 우리는 우산이 바람에 날리지 않도록 꼬기와 대나무를 사용하여 우산을 고정했습니다. 냄비가 흔들리는 것을 방지하기 위해 삼각대의 각 대나무 기둥에 사슬을 묶는 데 실을 사용했습니다. 실 한 조각을 플라스틱 데드 에어 용기에 테이프로 고정하고 안정성을 위해 우산 중앙에도 고정했습니다.

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  완제품!

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  다 어울려요 :)

테스팅

흐린 날이 지나고 드디어 해가 나고 Para(bolic) Sol(ar 밥솥)을 테스트할 수 있었습니다. 우리는 깡통 안에 1쿼트의 물을 넣고 유리병 안에 1쿼트의 물을 넣습니다. 1시간 동안 직사광선을 쬐고 나서 깡통과 유리병 내부의 물 온도를 측정했고 온도계가 화씨 160도에 도달한 것을 보고 기뻤 ^습니다 . 이것은 우리가 물을 저온 살균할 수 있었다는 것을 의미합니다!!!

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  ^{그것은 화씨} 160도에 도달했습니다 , 야!!!

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  메이슨 항아리의 거품은 물이 뜨겁다는 것을 보여줍니다! 맨손으로도 만질 수 없었습니다.

다음에 우리가 Par(abolic) Sol(ar 쿠커)를 테스트했을 때 우리는 오트밀을 요리할 수 있었고, 그것은 오후 3시에 이루어졌습니다. 이것은 우리가 더 일찍 더 많은 종류의 음식을 요리할 수 있다는 것을 의미합니다!

토론 및 성찰

나는 이 프로젝트에서 일하는 것이 정말 즐거웠고 그것이 성공했다는 것은 또 다른 흥분이었습니다! 이 제품에 대해 내가 정말 좋아하는 것은 여러 용도로 사용할 수 있다는 것입니다. 우산형 태양열 조리기 작업에 매력을 느낀 것은 사회적 채택 가능성을 높일 수 있기를 바라는 기능의 다재다능함이었습니다. 우리가 만든 이 구조는...

태양열 조리기로.

우산으로

그리고 쉼터로

대피소 안감에 있는 마일라(Mylar)는 대피소에 있는 사람에게 열을 다시 발산하는 역할도 합니다.

Bamboo는 사용하기에 매우 자유로운 리소스였습니다. 작고 강한 나 자신이 가볍고 강한 재료로 작업할 수 있는 힘을 느꼈습니다. 이 리소스는 전 세계에서 찾을 수 있으며 다양한 프로젝트에 유용합니다. Bart가 태양열 조리기를 위해 대나무로 작업한 것은 이번이 처음이며 진행 상황에 매우 들떠 있습니다. 우리는 다른 태양열 조리기에서 대나무를 가열하여 대나무를 구부릴 수 있다는 사실도 발견했습니다. Bart는 과거에 다른 하나의 우산형 태양열 조리기에 대해 작업했으며 이 제품이 이전 제품보다 크게 개선되었다고 언급했습니다. 주요 차이점은 이 Para(bolic) Sol(ar cooker)은 한 지점에 빛을 집중시킬 수 있다는 것입니다. 마지막은 라인에만 빛을 집중시킬 수 있습니다. 구부릴 수 있는 재료인 대나무와 판지를 사용했기 때문입니다.

이 프로젝트 이전에 만들었던 많은 초기 기준을 충족할 수 있었습니다.

• 성능
• 안전
• 비용
• 내구성
• 이동성
• 위치
• 변하기 쉬운
• 작동 용이성

우선 가장 중요한 기준인 물을 살균할 수 있었다. 이 태양열 조리기는 테스트를 통해 안전한 것으로 입증되었습니다. 과열 및 화재의 위험은 항상 있지만 구조물을 대피소로 뒤집으면 위험이 제거됩니다. 이 우산 밥솥의 가격은 27.50달러로 매우 적었습니다. 시간이 아직 실제로 증명되지 않은 내구성이 그다지 좋지 않은 것 같습니다. 그러나 그것은 그다지 중요한 기준이 아니었습니다. 우리는 내구성에 대한 고민보다 이 기회를 모색하고 디자인하는 것이 가장 중요하다고 느꼈습니다. 모든 소모품을 사용해야 했기 때문에 운송성은 우리가 기대했던 것보다 훨씬 더 어려웠지만, 포장과 재료가 거의 없는 것으로 미래에 대량 생산되는 우산 밥솥에 대한 아이디어를 볼 수 있습니다. 우리는 반드시 국산 제품은 아니지만 중고 및 재활용 재료와 같이 내재된 에너지가 거의 없는 제품을 사용할 수 있었습니다. 우리는 또한 밥솥, 우산, 대피소가 될 수 있는 매우 다재다능함을 발견했습니다. 설정이 약간 복잡하여 작동 편의성이 떨어집니다. 대체로 나는 대부분의 기준이 얼마나 잘 충족되었는지 매우 기쁘게 생각합니다.

다르게 할 일

이 프로젝트를 다시 실행한다면 다르게 하거나 개선할 몇 가지 사항이 있습니다. 우선 나는 대나무를 담그기 위해 수조를 사용하지 않았을 것입니다. 이것은 대나무의 굽힘 능력에 필요하지 않았고 또한 $15로 너무 비싸고 불필요했습니다. 나는 또한 판지가 아닌 다른 재료를 사용하여 탐색할 것입니다. 그러나 판지는 당시 가장 실용적이었습니다. 최종 디자인에서 나는 Mylar가 약간 주름진 것처럼 보였다는 것을 알 수 있었습니다. 프로젝트를 다시 수행한다면 이 문제를 해결하는 방법에 대해 더 깊이 탐구할 것입니다. 또한 우산의 면 수를 늘리기 위해 우산 캔버스에 더 많은 주머니와 대나무 막대를 만들려고 했습니다. 이렇게 하면 초점을 조이고 더 높은 온도에서 요리할 수 있습니다.

개선

Bart가 우산형 태양열 조리기에서 작업하는 학생을 멘토링한 것은 이번이 두 번째이기 때문에 개선을 위한 엄청난 기회를 깨닫는 것이 중요합니다. 마지막 우산에서 이 우산까지의 개선량도 엄청납니다! 가장 큰 차이점은 포물선을 생성할 수 있는 능력인데, 마지막 포물선은 포물선이 아닙니다. 나는 심지어 지난 며칠 동안 내 자신의 우산형 태양열 조리기를 크게 개선할 수 있었습니다. 우리는 음식과 물을 걸고 요리하기에 훨씬 더 엄격한 것을 만들기 위해 정말 중요한 부품을 찾을 수 있었습니다. 우리는 스크랩 야드에서 우리가 체인과 S 후크로 걸곤 했던 정말 튼튼한 금속 선반을 발견했습니다. 그런 다음 내부에 검은 페인트로 칠해진 더 작은 메이슨 항아리를 넣을 수있는 큰 피클 항아리를 찾았습니다. 이것은 우리가 마지막으로 건설한 것보다 더 효율적인 데드 에어 스페이스를 만들었습니다. 또한 요리 용기보다 내구성이 뛰어납니다.

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  새롭고 개선되었습니다!

참고문헌