Гидропонная установка

 

Изобретение относится к культивационным сооружениям для выращивания растений гидропонным способом. Гидропонная установка содержит каркас из попарно соединенных ригелей, образующих треугольные рамы с установленными на ригелях лотками для выращивания растений, а также систему питания. Согласно изобретению ригели выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов по оси ригеля. На внешних поверхностях лотков шарнирно закреплены полосы из светоотражающего материала. Каждый из лотков закреплен на паре держателей. Держатели установлены на ригелях соседних треугольных рам с возможностью вращения в плоскостях, параллельных плоскостям треугольных рам вокруг осей, перпендикулярных этим плоскостям. На каждой паре держателей закреплены по крайней мере два лотка, места закрепления которых расположены по разные стороны от осей возможного вращения держателей. Установка содержит связанное с каркасом полое основание в виде прямоугольной призмы, где расположены бак для питательного раствора и насос для его подачи. Между ригелями треугольных рам расположены бак для предварительного приготовления питательного раствора, емкости для маточного раствора, связанные с ними шлангами насосы-дозаторы и блок управления. 6 з.п. ф - лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для выращивания растений в теплицах методом гидропоники.

Известна гидропонная установка, содержащая каркас из попарно соединенных ригелей, образующих треугольные рамы с установленными на ригелях лотками для выращивания растений, систему питания.

Известная установка имеет только ограниченную область применения, требует специальных устройств для регулирования освещения в условиях круглосуточного естественного освещения и не может использоваться как оконная установка в таких условиях.

Целью изобретения является расширение областей использования теплицы в условиях круглосуточного естественного освещения, в частности, использования гидропонной установки в качестве оконной.

Поставленная цель достигается тем, что в гидропонной установке, содержащей каркас из попарно соединенных ригелей, образующих треугольные рамы с установленными на ригелях лотками для выращивания растений, согласно изобретению ригели выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов по оси ригеля, на внешних поверхностях лотков шарнирно закреплены полосы из светоотражающего материала, каждый из лотков закреплен на паре держателей, причем держатели установлены на ригелях соседних треугольных рам с возможностью вращения в плоскостях, параллельных плоскостям треугольных рам вокруг осей, перпендикулярных этим плоскостям, на каждой паре держателей закреплены по крайней мере два лотка, места закрепления которых расположены по разные стороны от осей возможного вращения держателей, установка содержит связанное с каркасом полос основание в виде прямоугольной призмы, где расположены бак для питательного раствора и насос для его подачи, а между ригелями треугольных рам расположены бак для предварительного приготовления питательного раствора, емкости для маточного раствора, связанные с ними шлангами насосы-дозаторы и блок управления.

Держатели предпочтительно выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов относительно других элементов в направлении оси держателя.

Каркас установки предпочтительно выполнен в виде треугольной призмы с основанием в форме прямоугольного треугольника.

Установка может содержать узлы крепления к оконной раме; к основанию каркаса могут быть присоединены ролики с возможностью свободного вращения вокруг своей оси. В полом основании могут быть расположены емкости для выращивания шампиньонов.

В предпочтительном варианте выполнения установки в каркасе могут быть расположены лотки для выращивания грибов "вешенка", а в плоскости расположения ригелей, на которых установлены лотки для выращивания растений, закреплены полосы из гибкой прозрачной пленки, а в плоскости расположения других ригелей укреплена гибкая непрозрачная пленка, например, фотообои.

Гидропонная установка может содержать укрепленные на каркасе источники света с возможностью установки в положение, в котором каждый из источников равноудален от концов каждого из ригелей, на которых укреплены лотки с растениями, причем расстояние от каждого из источников до плоскости расположения указанных ригелей составляет 2/3 расстояния от источника до прямых, проходящих через концы ригелей.

В предложенной гидропонной установке ригели выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов по оси ригеля. Это позволяет "подстраивать" размер установки под размер окна в случае ее использования в качестве оконной, а также изменять расстояния между растениями в процессе их роста для получения оптимальной освещенности.

На внешних поверхностях лотков шарнирно закреплены полосы из светоотражающего материала. Они позволяют добиться оптимальной освещенности растений в лотках за счет отражения света.

Каждый из лотков закреплен на паре держателей, причем держатели установлены на ригелях соседних треугольных рам с возможностью вращения в плоскостях, параллельных плоскостям треугольных рам вокруг осей, перпендикулярных этим плоскостям. На каждой паре держателей закреплены по крайней мере два лотка, места закрепления которых расположены по разные стороны от осей возможного вращения держателей.

Установка содержит связанное с каркасом полое основание в виде прямоугольной призмы, где расположены бак для питательного раствора и насос для его подачи, а между ригелями треугольных рам расположены бак для предварительного приготовления питательного раствора, емкости для маточного раствора, связанные с ним шлангами насосы-дозаторы, блок управления.

Работа этих блоков растворного узла согласована с ростом растений. Во время наиболее интенсивного роста растений указанные узлы также работают наиболее интенсивно и, следовательно, наиболее интенсивно выделяют тепло. Так как это тепло наиболее необходимо при интенсивном росте растений, и вследствие близости расположения растворного узла по отношению к растениям, указанное тепло не будет теряться безвозвратно, а будет именно в необходимые моменты обеспечивать ускорение роста растений и, следовательно, повышение урожайности. Кроме того, указанное выше расположение растворного узла обеспечивает экономию места, занимаемого гидропонной установкой.

Держатели могут быть выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов относительно других элементов в направлении оси держателя.

Такое выполнение держателей позволяет регулировать расстояние между растениями во время их роста, добиваться оптимальной освещенности и, следовательно, увеличить урожайность и качество продукции.

Выполнение каркаса в виде треугольной призмы с основанием в форме прямоугольного треугольника позволяет наилучшим образом использовать теплицу как оконную и закрывать каркасом окно в "ночное" время суток во время полярного дня.

Ролики, присоединенные к основанию каркаса, позволяют легко перемещать последние.

Расположение внутри каркаса лотков для выращивания грибов "вешенка" позволяет повысить урожайность некоторых культур: установлено, что в присутствии грибов "вешенка" урожайность томатов возрастает.

Полосы из гибкой прозрачной пленки, закрепленные в плоскости расположения ригелей, на которых установлены лотки для выращивания растений, позволяют устанавливать внутри каркаса микроклимат, необходимый для выращивания грибов. В плоскостях расположения других ригелей может быть укреплена гибкая непрозрачная пленка, например, фотообои. Это позволяет закрывать с помощью каркаса окно в "ночное" время суток в условиях полярного дня и затемнять помещение, в то время как растения продолжают освещаться.

Гидропонная установка может содержать укрепленные на каркасе источники света с возможностью установки в положение, в котором каждый из источников равноудален от концов каждого из ригелей, на которых укреплены лотки с растениями, причем расстояние от каждого из источников до плоскости расположения указанных ригелей составляет 2/3 расстояния от источника до прямых, проходящих через концы ригелей.

Это позволяет добиться оптимальной освещенности растений в условиях недостаточной естественной освещенности или при ее отсутствии, например, в условиях полярной ночи. Вышеуказанная "возможность установки" может быть реализована любым из известных способов, например, путем закрепления источника света на кронштейне, жестко, либо шарнирно связанном с каркасом. Кронштейн может быть выполнен телескопическим или составным с шарнирным соединением его частей.

Предложенное техническое решение позволяет расширить область использования теплицы в условиях круглосуточного естественного освещения, использовать гидропонную установку в качестве оконной. Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "положительный эффект".

Предложенное техническое решение отличается от известного тем, что ригели выполнены составными и телескопическими с возможностью перемещения каждого из элементов по оси ригеля, на внешних поверхностях лотков шарнирно закреплены полосы из светоотражающего материала, каждый из лотков закреплен на паре держателей, причем держатели установлены на ригелях соседних треугольных рам с возможностью вращения в плоскостях, параллельных плоскостям треугольных рам вокруг осей, перпендикулярных этим плоскостям, на каждой паре держателей закреплены по крайней мере два лотка, места закрепления которых расположены по разные стороны от осей возможного вращения держателей, установка содержит связанное с каркасом полос основание в виде прямоугольной призмы, где расположены бак для питательного раствора и насос для его подачи, а между ригелями треугольных рам расположены бак для предварительного приготовления питательного раствора, емкости для маточного раствора, связанные с ними шлангами насосы-дозаторы и блок управления. Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

В патентной и научно-технической литературе не описано использование растворного узла для гидропонной установки в качестве нагревателя во время интенсивного роста растений. Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "существенные отличия".

Изобретение поясняется фиг. 1-6.

Гидропонная установка (фиг. 1) содержит каркас из попарно соединенных ригелей 1, образующих треугольные рамы. На ригелях 1 неподвижно закреплены кронштейны 2, на указанных кронштейнах шарнирно закреплены с возможностью вращения в плоскостях, параллельных плоскостям треугольных рам, держатели 3. На держателях подвешены лотки 4 для выращивания растений. На внешних поверхностях лотков 4 с помощью кронштейнов 5 шарнирно закреплены полосы 6 из светоотражающего материала.

Установка содержит искусственные источники света 7, закрепленные на выдвижном держателе с помощью кронштейна 9.

Установка содержит также узлы 10 крепления к оконной раме. В каркасе расположены лотки 11 для выращивания грибов "вешенка".

В плоскости расположения ригелей, на которых установлены лотки для выращивания растений, закреплены полосы 12 из гибкой светопрозрачной пленки, а в плоскости расположения других ригелей укреплена гибкая пленка 13, например, фотообои. Установка содержит связанное с каркасом полос основание 14 в виде прямоугольной призмы, бак 15 для питательного раствора, насос 16 для его подачи, а также емкости 17 для выращивания шампиньонов. В пространстве 18 между ригелями треугольных рам расположены бак 19 для предварительного приготовления питательного раствора, емкости 20 для маточного раствора, связанные с ними шлангами 21 насосы-дозаторы 22 и блок управления (не показан). Позицией 23 показан естественный источник света, 24 - ход лучей света от него. Установка содержит гибкие радиальные подающие трубы 25, сливные радиальные трубы 26. К основанию каркаса присоединены ролики 27 с возможностью свободного вращения вокруг своей оси.

На фиг. 1 также подробно изображена система питания гидропонной установки, подающий трубопровод 28, соединенный с питательной емкостью 15 при помощи насоса 16, который может быть приведен во вращение приводом 29.

Бак 19 для предварительного приготовления питательного раствора с помощью шлангов 30 и насосов-дозаторов 22 (каждый на свой вид удобрений) соединен с емкостями 20, предназначенными для маточных растворов удобрений. Насосы-дозаторы соединены с электроприводами 31, которые электрически связаны с регулятором концентрации минеральных удобрений 32, концентратометром 33 и датчиком температуры питательного раствора 34, датчиками влажности 35, температуры воздуха 36, уровня солнечной радиации или искусственных источников излучения 37, концентрации углекислоты 38, задатчиком фазы растений 39, размещенным на пульте управления оператора.

Насос 22 может быть приведен в действие связанным с ним приводом 40, емкость 19 соединена с помощью насоса 22 и шланга 41 с емкостью 15.

На фиг. 2 подробно изображен вариант выполнения держателя составным и телескопическим с возможностью перемещения каждого из элементов относительно других элементов в направлении оси держателя. Держатель закреплен на кронштейне 2 с помощью шарнира 42. Подвижные элементы держателя 43 связаны между собой штоками 44. Лотки подвешены на подвесках 45, закрепленных на шарнирах 46.

На фиг. 3 подробно показаны полосы из светоотражающего материала 6, закрепленные на лотках с помощью кронштейнов 5 и шарниров 47.

На фиг. 4 показан вариант выполнения ригелей 1 гидропонной установки составными и телескопическими. Ригели соединены с помощью шарниров 48. Подвижные элементы ригелей 49 соединены между собой с помощью штоков 50. Ригели соединены между собой, кроме шарнира 48, также и с помощью кронштейна 51 и шарниров 52. Аналогичные элементы имеются также в полом основании гидропонной установки.

На фиг. 5 показан общий вид гидропонной установки, закрепленной на окне 53.

На фиг. 6 подробно показано объемное изображение части гидропонной установки. Позициями 54 и 55 обозначены дверцы, открывающие доступ к элементам системы питания, расположенным соответственно в полом основании и между ригелями треугольных рам.

Гидропонная установка работает следующим образом.

В пластмассовые сосуды, размещенные в лотках 4, высаживают рассаду томатов или огурцов или других культур, а в лотки 11 и 17 - соответственно споры грибов "вешенка" и шампиньонов. Перемещая подвижные элементы 49 телескопических ригелей 1 "подгоняют" размер каркаса теплицы под размер окна 53. С помощью роликов 27 подкатывают каркас к окну 53 и с помощью узлов 10 крепят каркас к оконной раме.

Такое размещение каркаса позволяет осуществлять две функции: с одной стороны, свет через окно проходит через прозрачную пленку 12, что позволяет выращивать расположенные в установке растения, с другой стороны, непрозрачная пленка 13 не дает возможность проникать свету в комнату, что особенно важно в условиях круглосуточного освещения летом на Крайнем Севере. Вращая держатели 3 с помощью шарниров 42, изменяя их длину, перемещая подвижные элементы 43, а также вращая полосы 6 из светоотражающего материала, добиваются оптимальной освещенности каждого лотка. С помощью этих же элементов изменяют освещенность через требуемое время.

Периодически, через заданный промежуток времени, замыкают электрическую цепь, питающую электрический двигатель 29 насоса 16. Насос 16 из емкости 15 перемещает питательный раствор по трубопроводу 28 в радиальные подающие трубы 25, откуда раствор перемещается на входы лотков и емкостей 4, 11, 17. Протекающий по лоткам раствор впитывается грунтом в горшках и на заданный период времени удерживается им, питая корневую систему растений.

Далее раствор, достигая выходных отверстий лотков 4, 11, 17, попадает в сливные радиальные трубы 26, замыкающие выходы лотков. Из труб 26 раствор попадает в емкость 15. Таким образом, замыкается цикл подачи-слива питательного раствора. Через определенный интервал времени размыкают электрическую цепь, питающую электрический двигатель 29 насоса 26. Подача питательного раствора прекращается. Через определенный интервал времени снова замыкают электрическую цепь, питающую электрический двигатель 29 насоса 16, и снова происходит подача питательного раствора в лотки и емкости 4, 11, 17. Таким образом осуществляется периодическая подача питательного раствора. В бак 19 для предварительного приготовления питательного раствора с помощью насосов-дозаторов 22, приводимых в движение электроприводами 40, через шланги 30 из емкостей 20 по мере необходимости подаются маточные растворы удобрений. Работа этого узла подачи растворов контролируется датчиками 32-38, а также задатчиком фазы растений 39. По мере необходимости раствор из емкости 19 в емкость 15 через шланг 41 подается насосом 22, приводимым в движение электроприводом 40.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить области использования теплицы в условиях круглосуточного естественного освещения.

Формула изобретения

1. ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА, содержащая каркас в виде треугольных рам из попарно соединенных ригелей с установленными на них лотками для растений и систему питания с баком для питательного раствора и насосом для его подачи, отличающаяся тем, что она снабжена держателями, установленными на ригелях с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости треугольной рамы, соединенным с нижней частью треугольных рам основанием в виде параллелепипеда, расположенными между ригелями баком для предварительного приготовления питательного раствора, емкостями для маточного раствора, насосами-дозаторами, соединяющими их шлангами и блоком управления, при этом ригели выполнены составными и телескопическими, на внешней поверхности лотков шарнирно закреплены полосы из светоотражающего материала, бак для питательного раствора и насос для его подачи размещены в параллелепипеде, каждый из лотков закреплен на паре держателей симметрично относительно оси их вращения, причем на каждой паре держателей закреплены по крайней мере два лотка.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что держатели выполнены составными и телескопическими.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что ригели без держателей снабжены крепежными элементами.

4. Установка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными в основании емкостями для выращивания шампиньонов.

5. Установка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными между ригелями лотками для выращивания грибов "вешенка", при этом на поверхности ригелей, на которых установлены лотки для выращивания растений, закреплены полосы из гибкой прозрачной пленки, а на остальных - гибкая непрозрачная пленка, например фотообои.

6. Установка по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что к основанию прикреплены ролики с возможностью вращения вокруг своей оси.

7. Установка по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что она снабжена закрепленными на треугольных рамах источниками света, каждый из которых равноудален от концов каждого из ригелей с держателями, при этом расстояние от источника света до плоскости, образованной этими ригелями, составляет 2/3 расстояния от источника света до прямых, проходящих через концы ригелей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6