Способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулиремой средой и автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулиремой средой
Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Способ включает выращивание растений в движущихся емкостях, расположенных в оранжерее со светопропускающими стенами на вертикально установленном замкнутом конвейере с возможностью его непрерывного вертикального перемещения относительно рамы, и уход за растениями, включающий регулирование освещенности, температуры, влажности помещения и подачи питательного раствора. При этом выравнивают равномерность освещенности растений по всему объему помещения посредством дополнительного непрерывного горизонтального перемещения емкостей с растениями за счет вращения рамы конвейера в горизонтальной плоскости. Установка включает расположенный на фундаментном основании вертикальный каркас, покрытый светопропускающим материалом. Внутри каркаса расположен не менее чем один конвейер замкнутого типа с приводом непрерывного вращения относительно вертикальной рамы и установленными на нем емкостями для выращивания растений. При этом установка включает систему регулирования освещенности, температуры, влажности и подачи питательного раствора. Установка снабжена расположенным на фундаментном основании опорно-поворотным механизмом с приводом горизонтального вращения. Группа изобретений способствует повышению однородности среды внутри установки и равномерности освещения растений, улучшению условий выращивания сельскохозяйственных культур. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 44 ил.
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, в частности к системам и установкам для искусственного автоматизированного выращивания растений.
Известен способ выращивания рассады земляники методом многоярусной узкостеллажной гидропоники, включающий высаживание воздушных усов земляники в растильни и уход за растениями, при этом усы земляники в возрасте 10-12 дней высаживают в горшки, которые устанавливают в лотках или крышках лотков верхнего яруса гидропонной установки, затем через каждые 4-6 дней крышки каждого из лотков или лотки с сосудами растений, кроме нижнего, перемещают на место соседних, расположенных ближе к основанию установки, а с нижнего лотка убирают готовую рассаду (см. патент на изобретение РФ №2065695, Кл. A01G 31/04, оп. в 1996 г.). Этот способ направлен на повышение равномерности освещенности растений. Однако долгое нахождение растений без изменения его положения в закрытом грунте не может обеспечить достаточную для эффективной вегетации растений освещенность.
Известно сооружение для выращивания растений, содержащее камеры с вертикальными конвейерными установками и контейнерами для выращивания растений и способ выращивания растений, реализованный в этом сооружении (см. патент SU №952089, Кл. A01G 9/14, оп. в 1982 г.).
В этом сооружении при медленном вращении конвейера контейнеры с растениями меняют свое положение в пространстве. Это позволяет регулировать условия вегетации растений, повышая равномерность воздействия на них света и тепла. Однако ограниченные вертикальные размеры сооружения и его значительные горизонтальные размеры приводят к неоправданному увеличению занимаемой площади.
Известно установка для выращивания растений, включающая многоярусный конвейер с подвешенными лотками для растений (см. патент на изобретение РФ №2004143, A01G 31/02, оп. в 1993 г.). Эта установка позволяет в автоматическом режиме транспортировать лотки с растениями по мере их выращивания к разгрузочному устройству. Раз в несколько дней автоматически разгружаются методом опрокидывания лотки с выращенными растениями, конвейер перемещает эти лотки в зону высева, их дезинфицируют и засевают новой порцией семян. Конвейерную установку не используют для повышения освещенности растений, а только для незначительного смещения лотков по мере созревания растений.
Известна гидропонная установка, включающая установленный на раме транспортер лотков с непрерывным циклом вращения и автоматическим поливом жидкостью, содержащей комплекс удобрений, и способ выращивания растений, реализованный в этой установке (см. патент США №7168206, МПК A01G 31/04,, оп. в 2007 году). Это достаточно устройство позволяет повысить освещенность растений по сравнению с неподвижно расположенными растениями и улучшить условия эксплуатации установки, обеспечивая удобный доступ ко всем растениям за счет поворота ветвей конвейера с лотками. Однако часть растений постоянно остаются затененными, т.к. при повороте половина транспортера всегда находится с северной стороны.
Наиболее близким техническим решением к заявленной группе изобретений является стационарно установленный на фундаменте парник (теплица, оранжерея), включающий расположенные в прозрачном корпусе и закрепленные на раме ветви транспортирующего устройства (конвейера), на которых подвешены лотки с емкостями для растений, и способ выращивания растений в защищенном грунте, реализованный в этом устройстве (см. патент RO 125885, МПК A01G 8/14, оп. в 2010 г.). В этом техническом решении предусмотрены возможность регулирования температуры и влажности. Однако такая конструкция не может обеспечить высокой равномерности освещенности растений, т.к. часть растений постоянно остаются затененными. Особенно страдают те растения, которые попадают на северную сторону парника, т.е. при полном обороте конвейера половина лотков постоянно находятся с затененной стороны.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи: повышения однородности среды внутри установки и равномерности освещения растений, улучшения условий выращивания сельскохозяйственных культур.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, включающем выращивание растений в движущихся емкостях, расположенных в оранжерее со светопропускающими стенами на вертикально установленном замкнутом конвейере с возможностью его непрерывного вертикального перемещения относительно рамы, и уход за растениями, включающий регулирование освещенности, температуры, влажности помещения и подачи питательного раствора, выравнивают равномерность освещенности растений по всему объему помещения посредством дополнительного непрерывного горизонтального перемещения емкостей с растениями посредством вращения рамы конвейера в горизонтальной плоскости. Периодически меняют направление движения емкостей с растениями.
Дополнительно перемещают емкости с растениями в горизонтальной плоскости.
А также тем, что автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, включающей расположенный на фундаментном основании вертикальный каркас, покрытый светопропускающим материалом, расположенный внутри каркаса не менее чем один конвейер замкнутого типа с приводом непрерывного вращения относительно вертикальной рамы и установленными на нем емкостями для выращивания растений, и систему регулирования освещенности, температуры, влажности и подачи питательного раствора, снабжена расположенным на фундаментном основании опорно-поворотным механизмом с приводом горизонтального вращения. Вертикальный каркас установки выполнен поворотным посредством опорно-поворотного механизма установки с приводом горизонтального вращения. Установка снабжена дополнительным вертикальным конвейером с дополнительным приводом, причем конвейеры установлены в плане в одну линию, примыкающими друг к другу боковыми гранями. Установка снабжена двумя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 120°, а каркас установки выполнен призматической формы. Установка снабжена тремя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 90°, а каркас установки выполнен в виде вертикального параллелепипеда. Установка снабжена четырьмя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 72°, а каркас установки выполнен призматической формы. Установка снабжена поворотным в горизонтальной плоскости полом с расположенным на нем не менее чем одним конвейером, при этом поворотный пол связан с опорно-поворотным механизмом установки, а каркас установки выполнен цилиндрическим. Установка снабжена верхним и нижним техническими этажами. Установка снабжена поворотной в горизонтальной плоскости платформой, а конвейеры сгруппированы в вертикальном каркасе, выполненном с независимым от платформы приводом горизонтального вращения. Поворотная платформа снабжена несколькими самостоятельными группами конвейерных систем с независимыми приводами горизонтального вращения. Установка выполнена с возможностью размещения на водной акватории. Установка снабжена плавающей платформой, связанной посредством поворотной стрелы с бетонным фундаментом, и приводом горизонтального вращения. Плавающая платформа снабжена несколькими самостоятельными группами конвейерных систем с независимыми приводами горизонтального вращения. Установка снабжена ветроэнергетическим комплексом.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена автоматизированная многоярусная установка одноконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, в изометрии. На фиг.2 - то же, нижняя часть установки в изометрии. На фиг.3 - то же, верхняя часть установки в изометрии. На фиг.4 - то же, нижняя часть установки, вид сбоку. На фиг.5 - то же, основание установки, вид сбоку. На фиг.6 - автоматизированная многоярусная установка двухконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, в изометрии. На фиг.7 - то же, верхняя часть установки в изометрии. На фиг.8 - автоматизированная многоярусная установка трехконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, в изометрии. На фиг.9 - то же, вид сверху. На фиг.10 - то же, верхняя часть установки, в изометрии. На фиг.11 - то же, нижняя часть установки, в изометрии. На фиг.12 основание установки, вид сбоку. На фиг.13 - то же, фрагмент А-А на фиг.12. На фиг.14 - автоматизированная многоярусная установка четырехконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, в изометрии. На фиг.15 - то же, вид сверху. На фиг.16 - автоматизированная многоярусная установка пятиконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, в изометрии. На фиг.17 - то же, вид сверху. На фиг.18 - то же, верхняя часть установки в изометрии. На фиг.19 - то же, нижняя часть установки в изометрии. На фиг.20 - лоток с ячейками для горшков. На фиг.21 - конвейер с травяными кормовыми культурами, вид в плане. На фиг.22 - конвейер с цветочными невысокими культурами, вид в плане. На фиг.23 - конвейер с земляникой, вид в плане. На фиг.24 - конвейер с помидорами, вид в плане. На фиг.25 - конвейер с травяными кормовыми культурами, вид сбоку. На фиг.26 - конвейер с цветочными невысокими культурами, вид сбоку. На фиг.27 - конвейер с земляникой, вид сбоку. На фиг.28 - конвейер с помидорами, вид сбоку. На фиг.29 - привод вращения установки цепного типа, вид в изометрии. На фиг.30 - то же, вид спереди. На фиг.31 - привод вращения установки с фрикционной парой, вид в изометрии. На фиг.32 - то же, вид спереди. На фиг.33 - вариант выполнения автоматизированной многоярусной установки пятиконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой и внутренним приводом корпуса конвейеров в изометрии, центральное сечение. На фиг.34 - то же, в сечении. На фиг.35 - установка с поворотной платформой и несколькими самостоятельными группами конвейеров с независимыми приводами горизонтального вращения (планетарного типа), в изометрии. На фиг.36 - то же, установка с тремя группами двухконвейерного типа, вид сверху. На фиг.37 - то же, с тремя группами трехконвейерного типа, вид сверху. На фиг.38 - то же, с тремя группами четырехконвейерного типа, вид сверху. На фиг.39 - то же, с тремя группами пятиконвейерного типа, вид сверху. На фиг.40 - то же, с четырьмя группами пятиконвейерного типа, вид сверху. На фиг.41 - то же, с пятью группами пятиконвейерного типа, вид сверху. На фиг.42 - то же, с шестью группами пятиконвейерного типа, вид сверху. На фиг.43 - установка с плавающей платформой на водной акватории, в изометрии. На фиг.44 - тоже, с поворотной стрелой.
Установки для реализации способа многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой имеют разную производительность, отличаются конструктивно и предназначены для использования в разной среде: на суше и на водной поверхности, а также в регионах с разным климатом.
Автоматизированная многоярусная установка одноконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.1-5. Она выполнена с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси и включает каркас 1, расположенный на фундаментном основании 2. Каркас 1 включает верхний технический этаж 3 с крышей 4, зону 5 вегетации растений и нижний технический этаж 6. На раме 7 установлены ведущая звездочка 8 и ведомая звездочка 9 с конвейерной цепью 10, предназначенной для транспортировки подвесных емкостей (лотков 11).
Фундаментное основание 2 имеет каркас 12, состоящий из анкеров 13 и связывающих их в верхней зоне опорной пластины 14 (посредством, например, электросварки) На анкерах 13 с помощью гаек 15 закреплено основание 16 (фиг.12) опорно-поворотного механизма 17 (фиг.5), включающего стакан 18, с которым связан посредством радиальных подшипников 19 вал 20 установки (фиг.13). Крышка 21 подшипника 19 посредством болтов 22 связана с основанием 16. Со станиной 23 механизма 17 жестко связан каркас 1 установки. Для привода механизма 17 можно использовать мотор-редуктор 24, расположенный под нижним техническим этажом 6, установленный на станине 23 и связанный с приводным фрикционным колесом 25 посредством двух звездочек 26 и 27 с цепью 28. Фрикционное колесо 25, катясь по неподвижному колесу 29, приводит во вращение станину 23 (фиг.31 и 32). Другим вариантом привода механизма 17 может быть использование цепи 30, натяжение которой создает крутящий момент относительно неподвижной звездочки 31 для приведения во вращение станины 23 (фиг.29 и 30).
В нижнем техническом этаже 6 установки одноконвейерного типа с холлом 35 целесообразно располагать напротив друг друга или со смещением в сторону два входа с дверями 36, предназначенные для доступа к конвейеру 37 с обеих сторон для технического обслуживания установки и работы с лотками 11 и растениями в лотках 11 конвейера 37. В холле 35 расположено несколько элементов отопления (например, радиаторы 38). Привод звездочек 8 может быть расположен в либо в нижнем техническом этаже 6, либо в верхнем техническом этаже 3 и включает мотор-редуктор 39 с синхронизирующим валом 40 и двумя разнесенными по его длине звездочками 41 и 42, которые с помощью приводной цепи 43 и синхронизирующей цепи 44 приводят во вращение звездочки 8 конвейера 37.
В верхнем техническом этаже 3 расположена площадка 46 технического обслуживания, связанная с техническим этажом 6 с помощью лестницы 47, рулонные шторы 48 для укрытия растений от избытка солнечного света с приводом 49. На этаже 3 целесообразно располагать систему 50 регулирования освещенности, температуры, влажности установки и подачи питательного раствора. Корпус 51 аспирационной системы расположен на крыше 4.
В зоне 5 вегетации растений равномерно расположены устройства 52 для подсветки растений в темное время суток. Для подсветки растений используют фитолампы с повышенной светоотдачей. Целесообразно их вертикальное размещение на внутренней стороне ребер установки. Это позволяет равномерно освещать все растения. Патрубки 53 полива растений в лотках 11 целесообразно располагать на небольшой высоте относительно пола технического этажа 6 в зоне доступа технического персонала. Патрубки 53 полива расположены в зоне прохождения лотков 11 при движении конвейера 37 таким образом, что питательный раствор попадет непосредственно к корневой системе. Это достигается за счет использования датчиков (на рисунке не показано) контроля движения лотков 11. Каркас 1 одноконвейерной установки имеет две длинные рабочие грани и две короткие торцевые грани.
Наличие перегородок 54 в лотках 11 дает возможность использовать растения, предварительно высаженные в контейнеры 55, заполненные специальным нейтральным наполнителем (субстратом) для гидропонного выращивания. После небольшой реконструкции, убрав внутренние перегородки 54, лотки 11 можно использовать, например, для укладки соломенных матов (на рисунке не показано) с проращенными семенами кормовых трав.
Каркас 1 имеет остекление 56 по всей поверхности. Остекление 56 каркаса 1 может быть выполнено из многослойных полимеров с максимальной светопропускающей и теплоудерживающей способностью, обладающих высокой прочностью и долговечностью, например из ячеистого (сотового) поликарбоната, или из суперпрочной тонкослойной пленки.
Автоматизированная многоярусная установка двухконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.6-7. Она также выполнена с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси и включает два последовательно расположенных конвейера 58 и 59. Удвоение количества конвейеров позволяет увеличить производительность установки в два раза, при этом ее материалоемкость и энергоемкость увеличиваются не более, чем на 70%. Причем нагрузка на фундаментное основание 2 увеличивается не более, чем на 70%. При этом обеспечивается максимальная освещенность растений со всех сторон. Каркас 1 двухконвейерной установки имеет две длинные рабочие грани и две короткие торцевые грани.
Автоматизированная многоярусная установка трехконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.8-13, выполнена с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси и включает три конвейера 60, 61 и 62, расположенные под углом 120° друг к другу. Каркас 1 трехконвейерной установки имеет шесть одинаковых граней 63. При этом производительность установки по отношению к одноконвейерной увеличивается в три раза. Габариты каркаса 1 увеличиваются незначительно. Нагрузка на фундаментное основание 2 увеличивается не более, чем на 80% по отношению к одноконвейерной установке за счет использования компактной призматической конструкции каркаса 1. Ухудшения освещенности растений практически не наблюдается.
Автоматизированная многоярусная установка четырехконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.14-15, выполнена с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси и включает четыре конвейера 64, 65, 66 и 67, расположенные под углом 90° друг к другу. Каркас 1 такой установки имеет квадратное сечение и четыре одинаковые грани 68. При этом производительность установки по отношению к одноконвейерной увеличивается в четыре раза. Габариты каркаса 1 почти не увеличиваются. Нагрузка на фундаментное основание 2 увеличивается не более, чем на 90% по отношению к одноконвейерной установке за счет использования компактной конструкции каркаса 1. Ухудшение освещенности растений наблюдается незначительное.
Автоматизированная многоярусная установка пятиконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.16-19, выполнена с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси и включает пять конвейеров 69, 70, 71, 72 и 73, расположенных под углом 72° друг к другу. Каркас 1 такой установки имеет призматическое сечение и десять одинаковых граней 74. При этом производительность установки по отношению к одноконвейерной увеличивается в пять раз. Габариты каркаса 1 почти не увеличиваются по отношению к трехконвейерной установке. Нагрузка на фундаментное основание 2 увеличивается не более, чем на 95% по отношению к одноконвейерной установке за счет использования компактной конструкции каркаса 1. Наблюдается некоторое ухудшение освещенности растений, которое компенсируется вращением установки вокруг центральной оси.
Автоматизированная многоярусная установка пятиконвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой изображена на фиг.33-34, выполнена с возможностью внутреннего самостоятельного вращения рам 7 пяти конвейеров 69, 70, 71, 72 и 73, расположенных под углом 72° друг к другу, относительно каркаса 1 установки. Каркас 1 установки опирается на фундамент 75. А рамы 7 конвейеров 69, 70, 71, 72 и 73 закреплены на поворотном полу 76, связанном с опорно-поворотным механизмом 17 фундаментного основания 2. Каркас 1 выполнен цилиндрическим.
Возможность дополнительного горизонтального вращения установки на поворотной платформе 80 (см. фиг.35-44) позволяет значительно повысить производительность установки, обеспечивая при этом высокую равномерность освещенности растений в лотках 11. На поворотной платформе 80 располагают группы 81 конвейерных систем: двухконвейерного типа (фиг.36), группы 82 трехконвейерного типа (фиг.37), группы 83 четырехконвейерного типа (фиг.38), группы 84 пятиконвейерного типа (фиг.39). Платформа 80 имеет независимый привод вращения, включающий, например, рельсовую дорожку 85 и установленные под платформой 80 роликовые тележки 86 с роликами 87 для перемещения по рельсовой дорожке 85. Конвейеры 88 групп 81-84 сгруппированы в вертикальных каркасах 89, каждый из которых имеет независимый от платформы 80 привод горизонтального вращения. Каркасы 89 могут иметь независимое друг от друга остекление 90. В этом случае получают компактный рабочий объем оранжереи, не требующий излишних затрат на поддержание заданных параметров культивирования растений (обогрев, охлаждение, поддержание влажности). Причем внутри каждой группы 81-84 на платформе 80 можно поддерживать совершенно отличные друг от друга условия выращивания, исходя из вида возделываемых культур. Использование единого остекления на все группы 81-84 конвейеров (на рисунке не показано) позволит значительно уменьшить материалоемкость конструкции, но при этом усложнит дифференциацию по культурам.
При размещении установок на водной акватории используют плавучую платформу 92, выполненную с возможностью горизонтального вращения. На ней размещены группы 81-84 конвейеров 88 с независимыми приводами вращения. Установка иметь стационарную привязку, выполненную в виде поворотной стрелы 93, одним концом шарнирно связанной с бетонным фундаментом 94, а другим концом шарнирно связанной с опорным диском 95 плавучей платформы 92. Такую установку целесообразно снабжать ветроэнергетическими комплексами 96 и 97. Ветроэнергетический комплекс 96 вертикального типа имеет ветроколесо 98 с двумя или тремя расположенными под углом к горизонтальной оси ветроколеса 98 лопастями 99 и ступицей 100, расположенной на штанге 101. Ветроэнергетический комплекс 97 горизонтального типа имеет ветроколеса 102, расположенные на вертикальных осях над группами 81-84 конвейеров 88, с вертикально ориентированными лопастями 103.
Способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой включает выращивание растений в движущихся емкостях (лотках 11), расположенных в помещении со светопропускающими стенами (например, остекление 56 из многослойных полимеров) на вертикально установленном замкнутом конвейере (например, на конвейере 37) с возможностью его непрерывного вертикального перемещения относительно рамы 7. Причем выравнивают равномерность освещенности растений по всему объему помещения посредством дополнительного непрерывного горизонтального перемещения емкостей с растениями. Горизонтальное перемещение емкостей с растениями (лотков 11) можно осуществлять разными средствами. Например, вращая раму 7 с конвейером 37 в горизонтальной плоскости, либо вращая в горизонтальной плоскости всю установку целиком. Таким образом, каждая емкость (лоток 11) совершает в пространстве сложную траекторию за счет наложения горизонтального и вертикального перемещения, поворачивая растение к источнику освещения всеми его сторонами. Поскольку в течение суток растения многократно разворачиваются в пространстве, то каждому растению обеспечивают равномерное освещение. Уход за растениями включает не только регулирование освещенности, но и температуры и влажности помещения. Оптимальными условиями выращивания является использование гидропонного метода, обеспечивающего простоту обслуживания и возможность максимальной автоматизации. Равномерность освещенности растений повышают путем периодического изменения направления вращения емкостей с растениями в вертикальной и горизонтально плоскостях. Данный способ может быть реализован с помощью автоматизированной многоярусной установки.
Автоматизированная многоярусная установка одноконвейерного типа (фиг.1-5) для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой работает следующим образом. Проращенные растения, например в контейнерах 55, заполненных специальным нейтральным наполнителем (субстратом) для гидропонного выращивания, устанавливают в лотки 11. Расстояние между лотками 11 по высоте можно регулировать их перестановкой относительно конвейерной цепи 10. За счет движения конвейера 37 лотки 11 совершают движение, близкое к эллиптическому, в вертикальной плоскости. За счет вращения установки вокруг вертикальной оси посредством опорно-поворотного механизма 17 лотки 11 постоянно движутся в горизонтальной плоскости. При этом растения совершают в объеме установки сложное синусоидально подобное пространственное движение, поворачиваясь в сторону источника света всеми своими сторонами и частями. Такая конструкция установки обеспечивает максимальную равномерность освещенности растений во время всего периода вегетации.
В зависимости от вида выращиваемых культур в установке поддерживают оптимальные для растения температуру, влажность и освещенность. На ночь температуру воздуха снижают. При коротком световом дне обязательно «досвечивают» растения с помощью искусственного освещения (устройствами 52). При чрезмерном дневном солнечном освещении притеняют растения с помощью рулонных штор 48. Система регулирования 50 позволяет подавать к корневой системе растений питательный раствор в строго рассчитанных дозах, исключающих переполнение лотков 11, защелачивание субстрата в контейнерах 55 и перерасход питательных веществ.
Автоматизированная многоярусная установка двухконвейерного типа (фиг.6-7) имеет увеличенную в два раза производительность по сравнению с предыдущей установкой при той же высоте и при значительном снижении материалоемкости и энергоемкости на единицу производства продукции. Наличие двух конвейеров 58 и 59 дает возможность в одной установке выращивать разные культуры, требующие различных климатических условий. Разделив полимерной перегородкой (на чертеже не показано) оба конвейера 58 и 59, получают изолированные климатические камеры. Трехконвейерные, четырехконвейерные и пятиконвейерные установки дает возможность увеличивать производительность по сравнению с одноконвейерной установкой в разы, сохраняя все преимущества равномерной освещенности растений в процессе вегетации. Деление установок на изолированные камеры позволяет увеличивать количество вариантов выращивания разноплановых культур в одной установке. Такая установка позволяет обеспечить овощами, ягодами, зеленью потребности целого населенного пункта.
Вращение лотков 11 в горизонтальной плоскости можно осуществить разными средствами. В варианте, изображенном на фиг.33 и 34, каркас 1 установки опирается на фундамент 75, а рамы 7 конвейеров 69, 70, 71, 72 и 73 закреплены на поворотном полу 76, связанном с опорно-поворотным механизмом 17 фундаментного основания 2. При этом каркас 1 остается неподвижным, а рамы 7 вращаются вместе с полом 76 в горизонтальной плоскости. При этом ветви всех конвейеров 69, 70, 71, 72 и 73 двигаются в вертикальной плоскости, поворачивая растения к источнику света всеми его сторонами при вращении пола 76. Конструктивные особенности установки позволяют на поворотном полу 76 располагать и один и несколько конвейеров в зависимости от расчетной производительности установки. У такой конструкции опорно-поворотного механизма 17 есть преимущество, связанное с его изолированным от внешних воздействий расположением внутри фундамента 75. Так как вся система расположена внутри пространства, ограниченного остеклением 56, никакие внешние воздействия (осадки, морозы, чрезмерная жара) не влияют на работу механизма 17, что позволяет продлить срок его эксплуатации.
Объединение конвейерных систем в изолированные группы 81-84 с независимыми приводами горизонтального и вертикального вращения, размещенные на поворотной платформе 80 (фиг.35-44), позволяет улучшить условия освещенности растений при многократном увеличении производительности установки. В этих установках растения, находящиеся в лотках 11, получают возможность совершать еще более сложное пространственное движение, т.к. к вертикально-горизонтальному синусоидальному движению лотков 11 добавляется дополнительное горизонтальное вращение платформы 80. При необходимости платформу 80 можно вращать в противоположном направлении относительно вращения групп 81-84 конвейерных систем. Причем независимость приводов конвейерных систем групп 81-84 друг от друга и их замкнутое остекление позволяет подбирать скорость перемещения растений в пространстве, исходя из агрономических особенностей выращивания той культуры, которая высажена в лотки 11 данной конвейерной системы. Растения, которые легко изменяют ориентацию листьев и цветов в пространстве (например, кабачковые культуры), перемещают с меньшей скоростью, т.к. они легко переносят изменение угла освещенности и быстро приспосабливаются к изменившимся условиям. Для оптимальной этим культурам равномерности освещения достаточно, чтобы лоток 11 делал в течение дня не более 3-4 циклов перемещений в пространстве. Таким культурам, как земляника, комфортнее достаточно высокая скорость изменения угла направления освещенности (создаваемая скорость вертикально-горизонтального перемещения лотков 11), не требующая от них энергетических расходов на изменение ориентации листьев в пространстве. Таким же образом всем выращиваемым культурам подбирают оптимальные влажность и температуру воздуха в замкнутом объеме, количество подаваемых жидкости и питательных веществ. Размещенный на поворотной платформе 80 комплекс независимых конвейерных систем представляет собой автоматизированную фабрику по производству сельскохозяйственной продукции для удовлетворения потребностей большого населенного пункта. Чем больше на платформе размещено конвейерных систем (групп 81-84), тем большего разнообразия получаемой продукции такая установка способна обеспечить.
Самой высокой рентабельности по выращиванию сельскохозяйственных культур можно добиться, располагая установки на плавучих платформах 92. Энергоемкость вращения плавучей платформы 92 значительно ниже, чем у поворотной платформы 80. При этом установка не занимает дорогостоящей территории земли (что особенно важно для городских условий производства сельхозпродукции), не затеняет другие объекты, которые могут быть расположены рядом. Использование ветроэнергетических комплексов 96 и 97 (особенно эффективно работающих в пространстве водных акваторий) позволяет эксплуатировать такую установку в автономных условиях, независимых от стационарных энергосетей. Причем доставка готовой продукции водным транспортом обладает большей экономической эффективностью, чем наземная транспортировка. Повышения энергоэффективности установок по производству сельхозпродукции можно добиться использованием простейших солнечных батарей (на рисунке не показано), изготовленных на полимерной основе и растянутых прямо на водной акватории вокруг плавучей платформы 92. Ограничением для размещения таких установок на водной поверхности могут служить морские и океанские акватории с ярко выраженной штормовой активностью. Но и такая проблема в настоящее время технически решаема.
Автоматизированные многоярусные установки конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой можно изготавливать в условиях как единичного, так и серийного производства с использованием традиционной элементной базы, традиционных конструкторских материалов. Комбинированное использование вышеперечисленных методов воздействия на выращиваемые растения позволяет достичь высокой производительности установок при оптимальных условиях культивирования растений по освещенности, влажности, температуры воздуха, снабжения водой и питательными веществами. Высокая равномерность освещенности всех растений в установке позволяет получать стабильные урожаи, плоды, близкие по размерам и параметрам, удобные для сортировки, фасовки и упаковки.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения заключается в повышении однородности среды внутри установки и равномерности освещения растений, улучшении условий выращивания сельскохозяйственных культур при повышении производительности установок и снижении их энергоемкости и материалоемкости.
1. Способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, включающий выращивание растений в движущихся емкостях, расположенных в оранжерее со светопропускающими стенами на вертикально установленном замкнутом конвейере с возможностью его непрерывного вертикального перемещения относительно рамы, и уход за растениями, включающий регулирование освещенности, температуры, влажности помещения и подачи питательного раствора, при этом выравнивают равномерность освещенности растений по всему объему помещения посредством дополнительного непрерывного горизонтального перемещения емкостей с растениями посредством вращения рамы конвейера в горизонтальной плоскости.
2. Способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.1, отличающийся тем, что периодически меняют направление движения емкостей с растениями.
3. Способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.1, отличающийся тем, что дополнительно перемещают емкости с растениями в горизонтальной плоскости.
4. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой, включающая расположенный на фундаментном основании вертикальный каркас, покрытый светопропускающим материалом, расположенный внутри каркаса не менее чем один конвейер замкнутого типа с приводом непрерывного вращения относительно вертикальной рамы и установленными на нем емкостями для выращивания растений, и систему регулирования освещенности, температуры, влажности и подачи питательного раствора, при этом установка снабжена расположенным на фундаментном основании опорно-поворотным механизмом с приводом горизонтального вращения.
5. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что вертикальный каркас установки выполнен поворотным посредством опорно-поворотного механизма установки с приводом горизонтального вращения.
6. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным вертикальным конвейером с дополнительным приводом, причем конвейеры установлены в плане в одну линию, примыкающими друг к другу боковыми гранями.
7. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 120°, а каркас установки выполнен призматической формы.
8. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена тремя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 90°, а каркас установки выполнен в виде вертикального параллелепипеда.
9. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена четырьмя дополнительными вертикальными конвейерами с дополнительными приводами, причем все конвейеры установлены в плане примыкающими друг к другу боковыми гранями под углом 72°, а каркас установки выполнен призматической формы.
10. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена поворотным в горизонтальной плоскости полом с расположенным на нем не менее чем одним конвейером, при этом поворотный пол связан с опорно-поворотным механизмом установки, а каркас установки выполнен цилиндрическим.
11. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающаяся тем, что установка снабжена верхним и нижним техническими этажами.
12. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена поворотной в горизонтальной плоскости платформой, а конвейеры сгруппированы в вертикальном каркасе, выполненном с независимым от платформы приводом горизонтального вращения.
13. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.12, отличающаяся тем, что поворотная платформа снабжена несколькими самостоятельными группами конвейерных систем с независимыми приводами горизонтального вращения.
14. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.4, отличающаяся тем, что установка выполнена с возможностью размещения на водной акватории.
15. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.14, отличающаяся тем, что установка снабжена плавающей платформой, связанной посредством поворотной стрелы с бетонным фундаментом, и приводом горизонтального вращения.
16. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.15, отличающаяся тем, что плавающая платформа снабжена несколькими самостоятельными группами конвейерных систем с независимыми приводами горизонтального вращения.
17. Автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулируемой средой по п.14, отличающаяся тем, что установка снабжена ветроэнергетическим комплексом.
