Brevet FR2632814A2 — publié le 19891222

FR 2632814 A2 19891222 FR 8808558 A 19880620 PROCEDE DE CULTURE AUTOÂTISEE SUR SUPPORTS EXTENSIBLES MOBILES ET POUIPEKENTS PERZETTET SA XISE EN OEUVRE La présente invention concerne des améliorations apportées au brevet principal ayant fait l'objet du dépôt N 84 - 04313 en FRANCS le 07 - 03 1984, d'un premier additif N 85 - 03245 déposé le 27 - 02 - 1985 et d'un deuxième additif N 85 - 17625 déposé le 22 - 11 - 1985,- et notemment en ce qui concerne l'éclairage artificiel des plants. Blle concerne également les modalités de recyclage des granulats flottants. L'objet de la présente invention est de rendre encore plus rentable et plus efficace ce mode de culture par l'utilisation- d'un procédé d'éclairage intermittent des plantes par luminaires mobiles déplacés sur des circuits formant des boucles fermées continues et donc de formes globalement curvilignes, les luminaires se déplaçant toujours dans le même sens et sans jamais être animés de mouvements alternatifs de va et vient. Ce procédé permet de réduire les frais d'investissement et les consommations électriques d'éclairage de plusieurs fois et peut donc être rentablement utilisé pour la plupart des cultures maraîchères, horticoles, plantes en pots etc, ceci dans le cas de cultures en serres selon les méthodes traditionnelles mais encore bien plus dans le cas des cultures sur supports extensibles mobiles ayant fait l'objet du dépôt de brevet B 84-04313 et de ses additifs. Cet éclairage artificiel peut constituer un simple appoint à l'éclairage solaire pendant les périodes de Jours courts ainsi que pendant les journées très nuageuses, ou remplacer totalement l'éclairage solaire par exemple dans le cas ou l'abri des cultures est constitue de parois aveugles et en particulier dans les " Tours de Culture Ce procédé d'éclairage mobile se déplaçant toujours dans le même sens reproduit, même si cela se fait dans- des temps très fortement accélérés, le mouvement du soleil entre son lever et son coucher, c'est a dire que quand les luminaires s'approchent d'un - plant on se trouve dans la situation " lever du soleil avec des rayons lumineux relativement peu inclinés sur l'horizontale, puis -l'on a un éclairage de plus en plus vertical et donc zénithal, et enfin dans la phase d'éloignement on retrouve les conditions du " coucher " du soleil, de ce fait les cellules actives des faces inférieures et supérieures des feuilles, dont le fonctionnement et le rendement ont été optimisés par plusieurs millions d'année d'adaptation naturelle, sont éclairées dans des conditions plus proches de l'éclairage naturel et ont un rendement photosynthétique nettement meilleur que dans le cas d'un éclairage fixe. Des procédés d'éclairage intermittent, soit par déplacement des luminaires, soit par exctinction de ceux ci, ont déjà été étudiés et décrits, et entre autres dans le brevet N 2 545 320 , dans la Revue de l'Eclairage LUX N 109 d'Octobre 1980; des chariots à lumière mobiles ont été réalisés, entre autres, par la Société Belge SCHREDER BV dès avant 1980, ces études portant sur des périodes d'éclairement allant de quelques dizaines de secondes jusqu'à une ou deux heures environ mais dans tous les cas étudiés et décrits la culture des plants se fait en plates-bandes rectilignes, et les mouvements des luminaires sont eux aussi rectilignes, les luminaires parcourant la longueur d'une platebande cultivée puis revenant en arrière sur le même chemin en des va et vient alternatifs. De ce fait les intervalles de temps séparant le passage des lampes à l'aplomb d'un même point sont très différents selon la situation de ce point sur une même plate bande. Ainsi dans le cas d'une plate-bande de 10 mètres de longueur par exemple, et si la vitesse de déplacement des luminaires est égale à 5 mètres / minute, les lampes repasseront, aux deux extrémités de la banquette et à 0,75 mètre par exemple de ces extrémités, au bout de 0,75 x 2 / 5,00 = 0,3 minute c'est à dire toutes les 18 secondes, par contre au milieu de la banquette les lampes repasseront au dessus du meme point après avoir parcouru deux fois 5,00 m, soit 10,00 m, c'est à dire au bout de 10,00/5,00 = 2 minutes. On voit ainsi que les temps séparant deux passages au dessus d'un meme point varient dans des proportions considérables et sont, par endroits, multipliés par un facteur de 2/0,3 = 6,66 et plus, ceci oblige à réduire la longueur des plates-bandes à des valeurs très faibles pour ne pas avoir des disproportions trop importantes dans les temps de passage au dessus d'un même point, et donc des variations inacceptables des conditions de l'éclairement des plantes. Il est donc très difficile dans ces conditions d'optimiser les temps d'éclairement et de non éclairement en fonction des besoins des plants, d'où découlent d'importantes pertes de rendement et un renchérissement important du coût de l'éclairage. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en utilisant un système d'éclairage artificiel intermittent des plantes par luminaires mobiles (301) , dans lequel les liminaires sont mobiles sur des circuits ou pistes (300) formant des boucles fermées continues, et donc de formes globalement curvilignes, mais pouvant comporter des parties rectilignes, les luminaires se déplaçant toujours dans le même sens et sans jamais être animés de mouvements alternatifs de va et vient. Ce procédé peut être utilisé aussi bien sur des bacs de culture automatisée que sur des cultures traditionnelles, cet éclairage artificiel est utilisable aussi bien en appoint à l'éclairage solaire, que seul et sans aucun apport de lumière solaire. Les formes des surfaces cultivées et des circuits des luminaires sont adaptées les unes aux autres. Les principales de ces formes sont représentées dans les dessins ci joints. Les lampes constituant ce système d'éclairage peuvent être en grand nombre, elles ne sont pas regroupées en un seul ensemble mobile en bloc, mais sont éloignées les unes par rapport aux autres, soit qu'elles soient isolées ou disposées par paires, soit, très rarement, et en particulier - quand un éclairage exceptionnellement intense est nécessaire, disposées par groupes de plus de deux. Il peut en effet être intéressant de regrouper, généralement par paires, des lampes dont les caractéristiques lumineuses, et en particulier la répartition des longueurs d'onde émises, sont différentes afin d'avoir un spectre lumineux global optimum, par exemple en associant des lampes å vapeur de mercure haute pression-à des lampes å vapeur de sodium haute pression. Pour la même raison il est également possible de faire se succéder, des lampes isolées dont les caractéristiques d'émission lumineuse sont différentes. Dans la majorité des cas ces lampes sont équipées de réflecteurs internes ou externes. Dans tout ce qui suit le terme général " Luminaire " ( 301) est utilisé pour désigner soit une lampe isolée, soit un groupe de lampes fixes les unes par rapport aux autres. Du fait de la conception en forme de boucle fermée des zones et bacs de culture, le déplacement des luminaires se fait sur des pistes (300) constituant elles aussi des boucles fermées, et ce déplacement, au lieu d'être rectiligne et alternatif et d'être constitué d'une succession d'allers et retours, devient globalement curviligne et continu et le temps séparant le passage, au dessus d'un meme point, de deux luminaires se suivant, est parfaitement constant sur toute la longueur d'une piste. La longueur du circuit parcouru par un luminaire n'est pas limitée à de faibles valeurs comme cela est le cas quand il y a va et vient des luminaires pour les raisons indiquées ci dessus, ainsi par exemple pour un bac de culture de 30 mètres de diamètre, les lampes périphériques parcouront 30 x x = 94 metres avant de repasser au dessus d'un même point. Ainsi il suffira de calculer l'espacement des luminaires, sur une même piste, en fonction de la vitesse choisie pour leur déplacement ( qui conditionne elle même la durée de la période d'éclairement ) et de la longueur du chemin å parcourir, pour optimiser, au mieux des besoins des plants, sans aucune restriction et avec une grande précision, les intervalles de temps séparant deux périodes consécutives d'éclairement, ainsi que la durée même de ces périodes d'éclairement qui tous deux seront automatiquement rigoureusement constants. Deux modes principaux de fonctionnement sont décrits : soit en adoptant une vitesse constante et égale de déplacement des luminaires le long de toutes les pistes et sur toute la surface cultivée, soit en faisant tourner tous les luminaires à vitesse angulaire constante, donc avec des vitesses variant d'une piste à l'autre. Ces deux modes de fonctionnement peuvent également être combinés sur une meme zone ou sur un meme bac de culture. Ainsi par exemple, pour un bac de culture circulaire de 30 mètres de diamètre, si l'on choisit une vitesse constante de 4 m/minute sur toute la surface du bac et un temps séparant les passages au dessus d'un même plant égal à 2 minutes, l'espacement des luminaires, sur toutes les pistes concentriques, depuis le centre jusqu'à la périphérie et sur toute la surface du bac sera egal à 4 x 2 = 8,00 m. La piste la plus éloignée du centre, dont la longueur est égale à 94 m sera équipée de 94/8 = 12 luminaires. Une piste située à mi-rayon du bac aura une longueur de 47 m et sera équipée de 47/8 = 6 luminaires. Une piste située à 2,50 m du centre, dont la longueur est égale à 8,00 m sera équipée de 1 luminaire. Dans cette hypothèse de vitesse constante sur toute la surface du bac le temps mis par une meme source de lumière pour faire un tour complet de bac variera donc tout au long d'un rayon, il sera maximum à la périphérie Du fait que les pistes sont -concentriques, ou quasi concentriques,et donc de longueurs variables, et qu'elles - sont parcourues par les luminaires animés d'une vitesse constante, les luminaires sont en perpétuel déplacement relatif les uns par rapport aux autres entre une piste quelconque et ses voisines. De ce fait chaque piste profite pleinement de l'éclairement latéral apporté par les luminaires des pistes voisines et l'éclairement global résultant pour les plants est donc toujours nettement supérieur à ce qu'il est dans le cas d'un déplacement rectiligne avec va et vient des sources lumineuses, en effet dans ce cas la proportion de l'éclairement latéral perdu est d'autant plus grande que la largeur de la banquette de culture ainsi que le nombre de lampes disposées sur un même alignement perpendiculaire au sens du déplacement sont plus grands. Dans l'autre mode de fonctionnement, utilisable plus particulièrement pour les zones et bacs de culture circulaires, l'on fait tourner tous les luminaires avec une même vitesse angulaire, par exemple en fixant la totalité des luminaires sur une seul et unique chassis tournant sur toute la surface du bac; si l'on veut que l'ensemble des luminaires fasse un tour complet de bac en 10 minutes par exemple, et que le temps séparant le passage de deux luminaires se suivant au dessus d'un même plant soit égal à 2 minutes, la vitesse sur la piste la plus éloignée du centre sera égale å 94/10 = 9,4 m/minute et les - luminaires seront alors espaces de 9,4 x 2 = 18,8 m et il y aura 94/18,8 = 5 luminaires sur cette piste. A mi-rayon la vitesse sera égale à 47/10 = 4,7 minute et les luminaires seront espacés de 4,7 x 2 = 9,4 mètres et il y aura 47/9,4 = 5 luminaires également sur cette piste. On voit dans ce deuxième exemple que l'espacement des luminaires sur une même piste s'accroit du centre -à la périphérie et donc que l'intensité lumineuse fournie par unité de surface cultivée décroît dans la même proportion, mais il n'y a aucune difficulté à serrer davantage les pistes sur les zones ou cela est nécessaire ou encore l'on peut disposer sur une ou plusieurs pistes un nombre de luminaires plus important .que le calcul ci dessus ne le demande, dans ce dernier cas le temps de passage au dessus d'un même plant de deux luminaires se suivant sur une même piste sera réduit. Il est à noter que cette décroissance de l'intensité lumineuse par unité de surface peut être mise à profit pour la culture d'un certain nombre de végétaux qui demandent des intensités lumineuses plus importantes au début de leur croissance , donc quand ils se trouvent près du centre du bac et là ou les luminaires sont les plus près les uns des autres et donc les intensités lumineuses les plus fortes. Il est également possible d'utiliser des luminaires de puissance différente selon les différentes zones du bac par exemple en utilisant des lampes de 250 et 400 watts qui sont très courantes. En définitive le procédé est extrêmement souple car on peut jouer sans aucune difficulté sur les différents paramètres : vitesse et espacement sur une même piste, nombre de pistes et distances les séparant, groupement éventuel de deux ou plusieurs luminaires en un seul ensemble mobile, puissance unitaire des lampes etc.., il est également possible d'adopter des vitesses de déplacement variables des luminaires le long d'une même piste, par exemple dans le cas de culture de végétaux différents sur une surface de culture desservie par un même réseau de luminaires. Bien que la forme circulaire soit la plus simple si-l'on veut bénéficier des avantages du procédé tels qu'ils sont indiqués ci dessus , elle n'est pas la seule à pouvoir être utilisée, en effet des circuits en boucles fermées, pouvant ou -non comporter des parties rectilignes, peuvent être mis en place au dessus de zones et de bacs de culture, rectangulaires, carrées, elliptiques ou ovales etc. comme dessiné , entre autres ,sur les figures N 1, 2, 3 et 4 ci annexées qui sont suffisemment compréhensibles par elles mêmes pour ne pas nécessiter d'explications particulières. Les systèmes de déplacement des luminaires ne sont pas décrits ici puisqu'il s'agit de moyens connus depuis longtemps et que des " chariots à lumière sont d'ores et dé commercialisés, ces chariots peuvent être à propulsion autonome ou réunis en groupes d'importance plus ou moins grande par des cables, des tringleries etc.., Un autre objet de l'invention concerne des précisions et améliorations apportées au brevet principal et & ses deux additifs cités ci dessus, il concerne le recyclage des granulats dans la variante de culture sur granulats flottants. Le mode de recyclage des granulats décrit en détail dans le deuxième additif comporte l'utilisation d'une plaque verticale (136) et d'une autre plaque inclinée (137) ( non illustrées ici ) travaillant un peu à la façon d'un soc de charrue ppur renvoyer les granulats excédentaires périphériques sous la couche flottante de granulats ou les extraire du bac, et d'autres possibilités de recyclage des granulats y sont évoquées brièvement ; chaîne à godets, courroie transporteuse à palettes, vis d'Archimède.., bien qu'il s'agisse là d'appareils connus depuis très longtemps leur utilisation est nouvelle, il apparait donc utile d' apporter des précisions a -ce sujet. L'invention est exposée ci après plus en détail à l'aide de shémas et dessins. Qu'il- s'agisse de Vis d'8fchiméde, de courroies transporteuses à palettes ( de préférence élastiques et/ou repliables ) ou de chaînes å godets, elles se .substituent aux deux tôles (136,137) précitées et sont -fix-ées å l'éxtremité périphérique du secteur tournant (130), non figuré ici , de façon a frôler la paroi périphérique du bac de culture, leur grand axe est incliné sur l'horizontale d'un angle d'environ 30 à 40 degrés préférentiellement, leur diamètre ou leur largeur sont généralement compris entre environ 0,5 et 2 décimètres, et sont fonction, ainsi que la vitesse de rotation, du volume de granulats à recycler ou à extraire. Les unes et les autres sont mises en rotation par un système moteur quelconque, et préférentiellement par un moteur électrique. Un carter (311 > peut être prévu pour mieux guider les granulat. Selon le mode de fonctionnement de l'installation, soit avec refoulement direct des granulats sous la couche flottante, soit avec extraction des granulats et réinjection ultérieure, il est possible de refouler les granulats soit vers le-bas soit vers le haut en inversant le sens de rotation du moteur ou en inversant le sens de l'inclinaison de l'axe longitudinal. La vis d 'Archimède ne comportant qu'une seule pièce - mobile est particulièrement simple, robuste, économique et efficace. La Fig. 1 représente, en plan et vu par dessus, un bac de culture ou une zone de culture de forme circulaire avec les pistes (300) sur lesquelles se déplacent les luminaires (301), les pistes forment des boucles fermées. La Fig. 2 représente, en plan et vu par dessus, une installation analogue mais de forme carrée avec angles arrondis, avec les pistes- (300 > formant des boucles fermées et les luminaires mobiles (301). La Fig. 3 représente, en plan et vu par dessus, une installation analogue mais de forme rectangulaire, avec les pistes (300) formant des boucles fermées et les luminaires mobiles (301). La Fig. 4 représente, en plan et vu par dessus, une installation analogue mais de forme ovale/elliptique, avec les pistes (300) formant des boucles continues et les luminaires mobiles (301 > . La Fig. 5 représente, en coupe verticale axiale , un système de recyclage des granulats flottants par vis d'Archimède (310) avec un carter (311), incline et parallèle à l'axe de la vis, soit plat, ou encore mieux enveloppant la vis sur une partie de sa circonférence mais ouvert largement sur l'avant, et dont le rôle est de guider et contenir les granulats entre les spires de la vis, afin d'augmenter le rendement de celle ci. La Fig. 6 représente, en coupe verticale axiale, un système de recyclage des granulats flottants par transporteur à palettes (320) ou à godets. Toutes les descriptions qui précédent ne sont données qu'à titre indicatif et d'exemple, elles ne limitent nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails décrits par tous autres équivalents. La présente invention a les memes , et même encore plus générales, applications agricoles, industrielles, commerciales et grand public et concerne les mêmes professions que le brevet principal et ses deux premiers additifs. REVENDICATIONS 1. Procédé de Culture Automatisée sur Supports- Extensibles Xobiles et équipements permettant sa mise en oeuvre, se rattachant à la revendication 1 du brevet principal, dans lequel on utilise un éclairage artificiel intermittent des plantes par luminaires mobiles, caractérisé en ce que les luminaires C 391 301)sont mobiles sur des circuits ou pistes (300) formant des boucles fermées continues, et donc de formes globalement curvilignes, mais pouvant comporter des parties rectilignes, il peut être utilisé aussi bien sur des bacs de culture automatisée que sur des cultures traditionnelles, il est utilisable aussi bien en éclairage d'appoint à l'éclairage solaire que seul et sans aucun apport de lumière solaire. 2. Procédé de culture selon revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des pistes (300) sur lesquelles circulent les luminaires (301) n'est -pas limitée, 3. Procédé de culture selon revendication 1, caractérisé en ce que les luminaires (301) se déplacent toujours dans le même sens et sans jamais être animés de mouvements alternatifs de va et vient. 4. Procédé de culture selon revendication 1, caractérisé en ce que il est possible de choisir à volonté, indépendammant l'un de l'autre - et en quelque point que ce soit de la surface cultivée, - le temps de passage d'un luminaire (301) , c'est à dire le temps d'éclairement utile de ce point, à chacun de ses passages au dessus d'un même point, ainsi que le temps séparant le passage de deux luminaires se succédant au dessus 'd'un même point. 5. Procédé de culture selon revendication 1., caractérisé en ce que les temps de passage des luminaires (301) au dessus d'un même point sont constants quand les vitesses de déplacement, le long d'une même piste (300 > sont elles mêmes constantes, mais l'on peut également adopter des vitesses de déplacement variables, et dans ce cas les temps de passage au dessus d'un même point seront -eux aussi différents. 6. Procédé de culture selon revendication 1., caractérisé en ce que la forme globale d'une surface cultivée et celle des circuits des luminaires (301) l' éclairant en se déplaçant sur un même ensemble de pistes (300) en boucle fermée, sont adaptées l'une à l'autre, cette surface cultivée peut être composée soit d'une seule surface de forme appropriée, tels par exemple un cercle ou un polygone, soit d'un ensemble de surfaces élémentaires de formes quelconques, assemblées en un ensemble constituant une boucle fermée. 7. Procédé de culture, selon revendication 1 caractérisé en ce que chaque luminaire (301) mobile est équipé soit d'une seule lampe, soit de deux lampes ou plus, les puissances et les spectres lumineux de ces lampes peuvent être différents dans un même luminaire et d'un luminaire à l'autre. 8. Procédé de culture selon revendication 1., caractérisé en ce que les luminaires (301) sont animés soit de vitesses égales et constantes sur toutes les pistes (300) recouvrant une même surface cultivée, soit de vitesses variables d'une piste à l'autre et/ou sur la longueur d'une même piste, ou bien constituent un ensemble animé d'une vitesse angulaire constante, les luminaires, considérés un par un, ont alors des vitesses linéaires différentes d'une piste à l'autre. 9. Procédé de culture selon revendication 8., caractérisé en ce que ces divers modes de fonctionnement peuvent coéxister sur une même surface cultivée. 10. Procédé de culture selon revendication 1 du brevet principal et 2 et 5 du deuxième additif à ce brevet principal, caractérisé en ce que les systèmes de recyclage ou d'extraction des granulats à la périphérie des bacs de culture sont constitués par des Vis d'Archimède (310) ou des courroies transporteuses à palettes (320) ou des chaînes à godets, un carter (311) parallèle à leur grand axe peut les surmonter.