Устройство для выращивания растений



Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений
Устройство для выращивания растений

 


Владельцы патента RU 2530516:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет по землеустройству" (RU)

Изобретение относится к области растениеводства. Устройство включает ряд установок, оборудованных лазерными аппаратами, а также холодильник, энергоблок, камеры подготовки питательного раствора и газовой смеси, автоматизированную систему управления (АСУ). Причем каждый лазерный аппарат расположен над растениями с возможностью подачи лазерного луча на плавающую зеркальную призму, которая отражает луч поочередно на расположенные концентрически вокруг центральной вертикальной оси установки отражающие зеркала, установленные соосно с центральной вертикальной осью лазерного аппарата, которые инициируют поворот ведущего ростка растения. Ведущий росток расположен в капсуле, которая подвешена под лейкой, обеспечивающей растение питательным раствором. Под капсулой установлен поддон для сбора и слива использованного раствора. При этом под капсулой с растением на втулке, опертой на поддон, установлено несветопрозрачное колесо с отверстиями, оборудованное на нижней поверхности штырями. При этом к втулке прикреплена гибкая двухслойная пластинка, включающая светочувствительный полимерный материал, которая, периодически нагреваясь от лазерного луча, направленного от поворотного зеркала, шарнирно прикрепленного на кромке борта поддона, полученного от прикрепленного к потолку отражающего зеркала, изменяя свою высоту и ударяя по концам штырей, имеет возможность приводить во вращательное движение колесо. Лазерный луч, прошедший через отверстия в колесе, благодаря стремлению растения к свету, прижимая его к борту капсулы, обеспечивает ему спиралевидную форму. Причем каждое четное колесо установки оборудовано шестеренчатым ободом, воздействуя которым на центральный светопрозрачный диск, расположенный на одном уровне с колесами и снабженный аналогичным шестеренчатым ободом, способен приводить в поворотное движение стержень, на котором закреплен диск, и который, находясь на центральной вертикальной оси установки, оборудован наверху столиком. На столике эксцентрично закреплена зеркальная призма, обеспечивающая чередование импульсов с лазерного аппарата на отражающие зеркала, установленные на потолке. Причем капсулы с растениями подвешены на подпружиненных весах и, опускаясь по мере прироста массы растений, вступая в контакт своими контактными элементами с индикаторами, установленными на футштоках, по сигналу АСУ поворотные зеркала могут менять направление лазерного луча на центральную часть днища капсулы, где предусмотрено отверстие для слива питательного раствора из капсулы. Ведущий росток растения, стремясь к свету, способен отклоняться от борта капсулы и имеет возможность выходить из капсулы через отверстие наружу. После образования соцветия и его цветения, лазерный луч соответственно направляют на фотоэлемент, расположенный на форсунке газопровода, с пылегазовой смесью для опыления соцветия. Устройство обеспечивает придание растениям различной конфигурации. 8 ил.

 

Изобретение относится к сооружениям закрытого грунта. Может быть использовано повсеместно, но наиболее целесообразно для удаленных районов с суровым климатом.

Основная цель изобретения - обеспечение населения круглогодично свежей овощной продукцией, кроме того - селекция растений оптимальных для использования в биоэнергодвигателях [1].

Может найти применение в области флористики для придания растениям различной конфигурации.

Одной из сложных проблем при проектировании подобных сооружений является минимизация затрат на обогрев помещений. Стоимость овощей здесь - это на 65% стоимость отопления [2, с.8-9].

Известно устройство под названием мавитор, где, с целью уменьшения отапливаемого объема помещения, растению придают спиралевидную форму, однако оно предназначено лишь для единичных растений [3].

Предлагаемое устройство (мавиторий) позволяет выращивать растения в промышленных масштабах и не только за счет увеличения объема сооружения, но и благодаря более совершенной технологии.

Устройство представляет из себя одноэтажное здание сферической конфигурации, включающее несколько концентрически расположенных установок, где происходит выращивание растений, и расположенные по периметру вспомогательные помещения.

Установка, предназначенная для выращивания растений, включает подвешенный к потолку лазерный аппарат, рассчитанный на обеспечение выращивания одновременно нескольких растений благодаря тому, что лазерный луч аппарата направлен на плавающую зеркальную призму и, поочередно отражаясь от граней призмы, попадает на светоотражающие зеркала, установленные концентрически на потолке вокруг центральной вертикальной оси, соосной с лучом, испускаемым лазерным аппаратом, а затем поочередно направлен на поворотные зеркала, размещенные на шарнирах под каждым растением на кромке поддона.

Поворотные зеркала по команде автоматизированной системы управления (АСУ), поворачиваясь под заданным углом, подают лазерный луч на растения, уложенные в светопрозрачные капсулы, где происходит закручивание растений в спираль.

Над каждым растением установлена лейка, подающая питательный раствор через перфорацию в капсуле, а под растением оборудован поддон для сбора использованного раствора и его слива. Под растением расположена светопрозрачная втулка, опирающаяся на поддон, на втулке установлено поворотное несветопрозрачное колесо с отверстиями, а на нижней поверхности колеса установлены штыри.

К наружной поверхности втулки прикреплена двухслойная пластинка, в которой каждый слой включает неизотропный полимерный светочувствительный материал, имеющий свой тепловой коэффициент линейного расширения. Поскольку оба слоя установлены на едином основании и скреплены между собой, то при воздействии на нее лучей из лазерного аппарата пластинка реагирует на это воздействие изменением размера и биморфной деформацией.

Периодически изменяя свою высоту и ударяя по концам штырей, пластинка приводит во вращательное движение колесо, при этом лазерный луч, прошедший через отверстия в колесе, благодаря стремлению растений к свету обеспечивает ему спиралевидную форму.

Как известно, источником энергии для растений, содержащих хлорофилл, служит лучистая энергия света. Красный лазерный свет способен, воздействуя на светочувствительные ткани проростка, проходить до кончиков корневых волосков даже по согнутому стеблю растения (4). Известно также, что растения реагируют на вспышку света, длящуюся даже всего 0,002 секунды, а их стебли изгибаются в направлении света в соответствии с его яркостью (5). Поэтому, когда проросток в капсуле, стремясь расти в направлении лазерного луча, направленного на растение через отверстие в колесе, натыкается на жесткий светопрозрачный борт капсулы, преодолеть который не может, а колесо, поворачиваясь, выводит луч из следующего отверстия колеса, проросток сразу же поворачивается на поддоне в сторону, противоположную круговому движению колеса, и изменить в дальнейшем это направление ему не дает борт капсулы.

В последующем проросток продолжает свой рост в этом направлении, изгибаясь вдоль борта капсулы по окружности по днищу капсулы, отодвигая от борта вовнутрь и вверх предыдущие стебли растения, постепенно закручивая его в спираль.

Учитывая потребность в подобных устройствах в отдаленных районах, целесообразно предусмотреть здесь автономное энергоснабжение за счет установки гелиоколлекторов, роторного ветроэлектрогенератора и топливного элемента (6), функционирующего на основе воздействия кислорода воздуха и водорода, извлекаемого из водородосодержащего вещества, в данном случае аммиака, который служит хладоном в холодильнике для овощей.

При этом безопасность при использовании аммиака обеспечивает специальный датчик (7).

Определенную часть энергии на общий электроаккумулятор передают и сами установки, оборудованные трансмиссиями, связанными через мультипликатор с электрогенератором. Для этой цели некоторые колеса, например четные в каждой установке, оборудованы шестеренчатым ободом, который, взаимодействуя с аналогичным ободом, размещенным на светопрозрачном диске, находящемся в центре установки на одном уровне с колесами, получив поворотное движение, приводит во вращение сиержень, на котором установлен диск, при этом стержень, оборудованный поворотным механизмом и подшипниками, передает крутящий момент на трансмиссию.

Проблема энергосбережения в устройстве решается за счет использования в ограждающих конструкциях теплоизоляции на основе аэрогеля (8).

На фиг.1 приведен разрез устройства по сечению А-А на фиг.2; на фиг.2 - план устройства на уровне В-В на фиг.1; на фиг.3 - разрез установки по сечению А-А на фиг.2: I - на этапе закручивания растения (сплошная линия лазерного луча на поворотное зеркало и капсулу, а также пунктирная линия луча на гибкую пластинку); II - на этапе перехода на режим выхода растения из капсулы (пунктирная линия) и при опылении соцветия (штрихпунктирная линия от поворотного зеркала до фотоэлемента на форсунке газопровода); на фиг.4 - план установки на уровне В-В на фиг.1; на фиг.5 - схема поэтапного закручивания проростка: I - начальный этап; II - этап стремления проростка к свету; III - этап поворота проростка в сторону, противоположную вращению колеса; IV - этап движения проростка вдоль борта капсулы; на фиг.6 - разрез капсулы с проростком на начальном этапе; на фиг.7 - то же в процессе закручивания растения в спираль; на фиг.8 - то же при выходе проростка из капсулы через отверстие для слива питательного раствора.

На фиг. 1-2 показаны план и разрез устройства, включающего помещения: персонала 1, вестибюля 2 со входом, холодильника 3, энергоблока 4, камеры подготовки питательного раствора и газовой смеси 5, АСУ 6, установок 7 с лазерным аппаратом 8, солнечный коллектор 9, роторный ветроэлектрогенератор 10.

На фиг.3 и 4 показаны лазерный аппарат 8, прикрепленный к потолку 11, плавающая зеркальная призма 12, лазерный луч 13, который после образования на растении соцветия и его цветения направляют на фотоэлемент, расположенный на форсунке газопровода, с пылегазовой смесью для опыления соцветия, отражающие зеркала 14, которые инициируют поворот ведущего ростка растения, светопрозрачные капсулы 15, с растениями 16, лейка 17, установленная па растворопроводящей трубе 18, поддон 19 со сливом, втулка 20, установленная на поддоне 19, поворотное колесо 21 с отверстиями 22 и штырями 23, гибкая двухслойная пластинка 24, которая периодически нагревается от лазерного луча, направленного от поворотного зеркала, поворотные зеркала 25 на кромке борта поддона 19 могут менять направление лазерного луча, шестеренчатый обод 26, стержень 27 с диском 28, центральная вертикальная ось 29 установки 7, столик 30, оборудованный наверху столиком, на котором эксцентрично закреплена зеркальная призма, обеспечивающая чередование импульсов с лазерного аппарата, под призмой 12, поворотный механизм 31 с подшипниками, трансмиссия 32, мультипликатор 33, электрогенератор 34, грейферные захваты 35, подпружиненные весы 36, бортовые контактные элементы 37 капсулы 15, индикаторы 38 шкалированных реек 39 футштоков 40, днище 41 капсулы 15 с растениями, подвешенные на подпружиненных весах, опускающиеся по мере прироста массы растений, отверстие 42 в днище 41, фотоэлемент 43 газопровода 44, расположенный на форсунке 45.

На фиг.5 показаны колеса 21, проростки растений 16, днище 41 капсулы 15, лазерный луч 13. На фиг.6, 7 и 8 показаны капсула 15, крышка 46 капсулы 15, отверстие 42 в центре днища капсулы, борт 47 капсулы, ведущий росток 48 растения, который, стремясь к свету, способен отклоняться от борта капсулы и имеет возможность выходить из капсулы через отверстие наружу и отверстия 22 в колесах.

Устройство оснащено АСУ, включающую вычислительное устройство и терминал, соединенные через интерфейс с датчиками и приводами блоков управления: аккумулятором, электрогенераторами, камерой подготовки питательного раствора и газовой смеси, отоплением, вентиляцией, освещением, системами управления ветроэлектрогенератора, солнечными коллекторами, топливным элементом, системами образования спиралевидной формы, выхода растений из капсул и опыления соцветий растений (на фигурах не показано).

Использованные источники

1. RU 2152149, C1, 2000.

2. Новикова Н.В. Архитектура культивационных сооружений.- Новосибирск: НГАХА, 2004, с.8-9.

3. RU 2292707, С2, 2007.

4. Шахов А.А. Фотоэнергетика растений и урожай. - М.: Наука, 1993. - С.238.

5. Патури Ф. Растения - гениальные инженеры природы. - М.: Прогресс, 1979. - С.20.

6. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергосбережение высотного здания с использованием топливных элементов // АВОК. - 2003, №3, с.44-50.

7. US 7,842,243. B2, 2010.

8. Ренальдо Р. «Замерзший дым» и его возможности // Юный эрудит, 2008, №4, с.14-18.

Устройство для выращивания растений, представляющее из себя сооружение, включающее ряд установок, оборудованных лазерными аппаратами, а также холодильник, энергоблок, камеры подготовки питательного раствора и газовой смеси, автоматизированной системой управления (АСУ), причем каждый лазерный аппарат расположен над растениями с возможностью подачи лазерного луча на плавающую зеркальную призму, которая отражает луч поочередно на расположенные концентрически вокруг центральной вертикальной оси установки отражающие зеркала, установленные соосно с центральной вертикальной осью лазерного аппарата, которые инициируют поворот ведущего ростка растения, отличающееся тем, что ведущий росток расположен в капсуле, которая подвешена под лейкой, обеспечивающей растение питательным раствором, а под капсулой установлен поддон для сбора и слива использованного раствора, при этом под капсулой с растением на втулке, опертой на поддон, установлено несветопрозрачное колесо с отверстиями, оборудованное на нижней поверхности штырями, при этом к втулке прикреплена гибкая двухслойная пластинка, включающая светочувствительный полимерный материал, которая периодически нагреваясь от лазерного луча, направленного от поворотного зеркала, шарнирно прикрепленного на кромке борта поддона, полученного от прикрепленного к потолку отражающего зеркала, изменяя свою высоту и ударяя по концам штырей, имеет возможность приводить во вращательное движение колесо, при этом лазерный луч, прошедший через отверстия в колесе благодаря стремлению растения к свету, прижимая его к борту капсулы, обеспечивает ему спиралевидную форму, причем каждое четное колесо установки оборудовано шестеренчатым ободом, воздействуя которым на центральный светопрозрачный диск, расположенный на одном уровне с колесами и снабженный аналогичным шестеренчатым ободом, способен приводить в поворотное движение стержень, на котором закреплен диск, и который, находясь на центральной вертикальной оси установки, оборудован наверху столиком, на котором эксцентрично закреплена зеркальная призма, обеспечивающая чередование импульсов с лазерного аппарата на отражающие зеркала, установленные на потолке, причем капсулы с растениями подвешены на подпружиненных весах и, опускаясь по мере прироста массы растений, вступая в контакт своими контактными элементами с индикаторами, установленными на футштоках, по сигналу АСУ поворотные зеркала могут менять направление лазерного луча на центральную часть днища капсулы, где предусмотрено отверстие для слива питательного раствора из капсулы, а ведущий росток растения, стремясь к свету, способен отклоняться от борта капсулы и имеет возможность выходить из капсулы через отверстие наружу, а после образования соцветия и его цветения лазерный луч соответственно направляют на фотоэлемент, расположенный на форсунке газопровода, с пылегазовой смесью для опыления соцветия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройствам для выращивания наплаву растений. Способ выращивания наплаву растений заключается в том, что в первой стадии роста корни растения поддерживают на расстоянии от запаса воды, который находится под растением.

Группа изобретений относится к космической биологии и может быть использована для культивирования растений в условиях космического полета. Способ включает подачу поливной питьевой воды в корневой модуль с иононасыщенным ионитным волокнистым почвозаменителем и обеспечение автокоррекции величины pH получаемого субстратного раствора, а также насыщение его нутриентами, содержащими элементы N, P, K, S, Ca, Mg и Fe.

Предложенное изобретение относится к сельскому хозяйству. Агрокомплекс состоит из теплицы, птицефермы и термитника.

Изобретение предназначено для выращивания растений в питательной среде без почвы. Шлюзовая аэропонная колонна содержит вертикальную трубу с отверстиями в стенках, форсунки для орошения, отводящие и подводящие магистрали питательного раствора.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам выращивания и скармливания птицам зеленого гидропонного корма. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для промышленного выращивания растительной продукции в интенсивном режиме. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству и плодоводству, и может быть использовано для интенсивного промышленного производства помидор, перца, яблок, груш, кустовых ягод (например, черная смородина, малина) и других пищевых и технических растений на склонах холмов и гор.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к декоративному садоводству. .

Изобретение относится к цветоводству и растениеводству и может быть использовано для выращивания растений внутри помещений, в том числе и в условиях короткого светового дня или при отсутствии внешнего освещения, а также может использоваться для выращивания растений в питательной среде без почвы методом гидропоники, в том числе для создания вертикального цветочного панно для благоустройства помещений, офисов, витрин с использованием растущих декоративных культур.

Изобретение относится к устройствам для опреснения воды и предназначено для использования в аридных и других зонах, где ощущается дефицит пресной воды. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство (10) для вертикального или наклонного размещения сельскохозяйственных культур вне растительного грунта (16) имеет по крайней мере один модуль (12), определяющий внутренний объем (14), предназначенный для хранения питательного вещества и растений и ограниченный передней стенкой (30) и задней стенкой (35), жестко соединенной с передней стенкой (30). По крайней мере передняя стенка имеет отверстие (24) для прохода растений и по крайней мере одна стенка, передняя (30) или задняя (35), имеет пространство фиксации (43, 44) для крепления модуля (12) к держателю (18, 118). При этом по крайней мере одна стенка, передняя (30) или задняя (35), имеет ребра перекрытия, позволяющие когда устройство установлено на растительной крыше или стене и имеет по крайней мере два смежных модуля (12), модулям перекрывать друг друга по крайней мере частично на стене или крыше. Устройство позволяет исключить потери питательного вещества и упростить выращивание растений. 11 з.п. ф-лы, 50 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Держатель растений для культивационных колонн выполнен в виде опорной и покрывной перфорированных пластин. Пластины имеют противоположно направленные выступы для крепления в отверстии культивационной колонны и соединены шарнирными пластинами. Одна из шарнирных пластин выполнена с винтовым шарнирным соединением, позволяющим фиксировать устройство в нужном положении на культивационной колонне. Такое выполнение обеспечивает надежность фиксации растений на культивационной колонне и способно выдержать большие нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к технологии выращивания растительной продукции в промышленных теплицах. Тепличный процесс для выращивания растений с применением питательных растворов характеризуется тем, что для предотвращения засорения форсунок или трубочек полива осадками солей маточные насыщенные растворы получают с применением ультразвуковых колебаний, которые затем разделяют микрофильтрацией на загрязненный и чистый потоки. Загрязненный поток далее центрифугируют с выделением плотного грязевого осадка. Чистый насыщенный фильтрат выдерживают в охлаждаемых отстойниках для отделения избытка солей кристаллизацией. Система полива выполнена зонной, при которой разные растворы, в рамках общей рецептуры, подают к растению по своим собственным трубочкам. Для локального освещения и вентилирования выполнены подвижными фото- и вентблоки, передвигающиеся на подвесных тележках, которые могут использоваться для перемещения людей и оборудования. При обработке семян перед выращиванием рассады на семени формируют растворимую композитную оболочку, включающую помимо микроэлементов добавки веществ, улучшающих будущий фотосинтез в листьях. На осветительной аппаратуре создают цветовое покрытие, оптимизирующее спектральные характеристики освещения для данного вида растений. Тепличный комплекс обеспечивает высокую степень автоматизации и механизации работ при стандартных системах регулирования микроклимата и существующих системах приготовления и подачи питательных растворов, экономичен и производителен. 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Устройство включает вертикальную опору, соединенную с консолью, вокруг которой по спирали расположена лента, которая закреплена на консоли посредством крестовин. Вертикальная опора соединена с консолью с возможностью вращения. При этом на свободных концах крестовины стержня закреплена металлическая лента, образующая сверху вниз витки спирали от крестовины до нижней части консоли. Металлическая лента распирается на консоль по высоте витка горизонтальными стержнями из стекловолокна. На спиральной металлической ленте закреплены ригели, имеющие отверстия для крепления стекловолоконной арматуры, которые в сборе образуют ложемент, повторяющий виток ленты и форму ригеля. Посредством крестовины закреплен только верхний виток ложементов, выполненный из стекловолокна, остальные витки ложементов закреплены на консоли посредством распорок. В зависимости от длины распорок ложемент может быть выполнен различной формы - конус, бочка, цилиндр с различной плотностью витков, количеством витков и высотой, которую определяет только высота консоли. Ложемент заполняется легкосъемными контейнерами. Устройство позволяет расширить ареал выращивания за счет угла освещенности контейнеров и способности вращаться вокруг вертикальной оси, кроме того, позволяет выращивать с высокой эффективностью разнообразные культуры с объемом корневой системы не более 2,5 литра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх