ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
Полезная модель относится к области растениеводства и, в частности, к устройствам, обеспечивающим оптимальные световые и питательные условия выращивания овощей, цветов, лекарственных растений и их рассады в квартирных, тепличных или фермерских хозяйствах в течение круглого года вне зависимости от степени освещенности естественным светом на основе методов гидропоники.
Установки для выращивания растений гидропонным методом являются основными устройствами для получения свежей зелени в зимних условиях: лука, петрушки, салата, томатов, огурцов и т.д. Кроме того, на таких установках можно выращивать лекарственные и декоративные растения, а также корм для домашних животных, и выращивать рассаду.
Известен ряд гидропонных установок для выращивания растений, так в брошюре (1. Огород в комнате, ВДНХ, М., 1989; 2. Алиев Э. Овощеводство и цветоводство, Киев, 1990) представлен ряд схематических конструкций, позволяющих выращивать овощи в домашних условиях. Информационный материал (3. Гидропонный метод выращивания зеленых кормов и использования их в свиноводстве, ВАСХНИЛ СО, Новосибирск, 1988) описывает установки, пригодные для фермерского хозяйства.
Известна также установка для выращивания растений «Гидропон, принятая за ПРОТОТИП (4. Св-во на ПМ, 5705, 01.06.93), содержащая каркас с модульными опорами и размещенные на них поддоны с решеткой для субстрата, в дне которых закреплены средства слива питательного раствора, систему светильников с лампами дневного света над поддонами и датчики общего уровня питательного раствора.
Недостатком известной конструкции является неоптимальное освещение в разные периоды развития растений, т.к. светильники закреплены на постоянной (максимальной) высоте над поддоном. Поэтому растение неестественно сильно вытягивается, его ствол остается тонким, слабым и бледного окраса. Другим недостатком прототипа является отсутствие средства определения уровня раствора непосредственно в поддоне, при этом невозможно определить взаиморасположение корневой системы и раствора. Если нижняя часть корней окажется длительное время в растворе, они могут загнить.
Техническим результатом полезной модели является оптимизация освещения на любой стадии развития растений путем обеспечения возможности перемещения источников света вверх от первых листочков до максимальной высоты по мере роста растения и введением дополнительных источников света с боковым расположением, возможности их перемещения вверх по мере роста растений, а также определения уровня питательного раствора в каждом поддоне.
МПК5 А 01 С 31/02
Указанный технический результат достигается тем, что в гидропонной установке для выращивания растений, содержащей модульный каркас и закрепленные на нем опорные рамы с размещенными на них поддонами, в дне которых выполнены средства слива питательного раствора, а в поддонах расположены решетки для субстрата, систему светильников с лампами дневного света над поддонами, датчик уровня питательного раствора; новым в полезной модели является то, что решетка делит объем поддона на две части, при этом, нижняя часть соотносится с верхней как 1:3 - 1:4 и служит емкостью для свободного питательного раствора, причем на решетку уложено полотно из перфорированного капиллярно-пористого материала толщиной 1/50-1/100 высоты верней части поддона, а края полотна со всех сторон решетки опущены до дна поддона, причем средства слива в поддонах выполнены в виде штуцеров и гибких шлангов из прозрачного материала и в нерабочем состоянии закреплены на верхнем крае поддона так, что их свободный торец направлен вверх и расположен в пределах «уровень верхнего края поддона - верхний уровень субстрата, при этом прозрачный шланг служит датчиком уровня жидкости в поддоне, а на боковой стенке поддона нанесена метка на 1-2 см ниже уровня расположения решетки; кроме того, на противоположных сторонах каждого модуля размещены дополнительные светильники ламп дневного света так, что их поток света направлен в горизонтальной плоскости в объем модуля, при этом, как верхние, так и боковые светильники снабжены средствами закрепления их на разных высотах от уровня субстрата. Еще гидропонная установка для выращивания растений отличается тем, что в качестве капиллярно-пористого материала применена сетка из стекловолокна.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая гидропонная установка отличается тем, что на решетке субстрата размещается капиллярно-пористая ткань толщиной 1/50 - 1/100 высоты верхней части объема поддона и ее края опущены в раствор, а в качестве датчика уровня в каждом поддоне служит сливной шланг из прозрачного материала, а также и тем, что верхний и боковой светильники могут перемещаться вверх и световой поток боковых светильников горизонтален и направлен в объем модуля. Т.е. заявляемая установка для выращивания растений соответствует критерию «новизна.
Узлы, элементы конструкций установки и ее схемы выполнены из известных материалов и элементов с учетом современной технологии и функциональных схем. Ряд гидропонных установок уже проходят длительные испытания, в том числе, и в условиях отсутствия естественного освещения (в подвальном помещении) с положительным эффектом, что позволяет сделать вывод о том, что данная гидропонная установка соответствует критерию «промышленно применима, причем, не только в производстве, но и в эксплуатации.
Здесь: 1 - каркас, 2 - опорная рама, 3 - поддон, 4 - штуцер, 5 - решетка, 6 - светильники - а) верхний, б) боковой - 2 шт. (светильник со стороны наблюдателя не показан), 7 - капиллярно-пористое полотно, на которое насыпан субстрат (керамзит), 8 - шланг сливной, он же датчик уровня питательного раствора в поддоне, 9 - держатель шланга, 10 - средства закрепления светильников, 11 - узел колесный поворотный - 4 шт., 12 - откосы (между 1-м и 2-м модулями), 13 - место сочленения модулей (этажей), 14 - штырь крепежный (в овале представлен увеличенно), 15 - опорный буртик.
Гидропонная установка представляет собой каркасную модульную конструкцию из нескольких этажей, в нашем случае - из двух. При этом каждый модуль может выполнять самостоятельный технологический цикл выращивания растений, даже разных видов, но согласованных по времени их созревания.
На опорной раме 2 каркаса 1 установлен поддон 3, в дне которого закреплен штуцер 4, а внутри установлена решетка 5. Над поддонами сверху и сбоку закреплены светильники 6 с лампами дневного света ЛДС. На решетке размещено полотно 7 из капиллярно-пористого материала, например, из стекловолокна. В полотне, по всей его площади, нанесена перфорация для обеспечения аэрации корней растений. Как вариант может быть использована мелкоячеистая сетка, которая широко применяется в строительстве. Ее ячейки выполняют роль перфорации. На полотно насыпается субстрат, соответствующий заданной потребителем технологии выращивания, например, керамзитовый, но он может быть и другим, например, смесь торфа, опилок и дерна. На штуцер 4 надет сливной шланг 8 из гибкого прозрачного материала. Его свободный торец закреплен в держателе 9 у верхнего края поддона. На боковой стенке поддона нанесена метка уровня, до которого можно наливать воду в поддон - на 1-2 см ниже уровня расположения решетки. Светильники подвешены; средства их закрепления 10 выполнены в нашем случае в виде колец и крючков. Установка снабжена четырьмя поворотными колесами 11 для ее перемещения.
Для закрепления второго и последующих модулей на первом в верхние торцы каркаса вставляются крепежные штыри 14, которые имеют в середине опорный буртик 15, опирающийся на нижнюю кромку стойки. На эти штыри надвигаются стойки каркаса второго модуля.
Установка работает следующим образом. После того, как первый раз насыпан субстрат, шланг 8 закрепляется в держателе 9 и питательный раствор заливается через субстрат путем равномерного полива всей его площади. Это обеспечивает снабжение полного объема субстрата всеми компонентами питательного раствора для нормального развития растений. Залив раствора контролируется по уровню его в прозрачном шланге относительно метки на боковой стороне поддона (см. нижний поддон на рис.). Это обеспечивает уровень раствора на 1-2 см ниже решетки. Воздушный зазор «раствор-решетка обеспечивает аэрацию корней. С этого момента раствор начинает подниматься по капиллярам полотна 7 и далее по капиллярной сиетеме самого субстрата к его верхним слоям и, естественно, к корням растений. По мере расхода раствора на испарение и всасывание растениями его добавляют (примерно, раз в неделю). Отношение 1:3-1:4 объемов поддонов выбрана из соображений оптимальных количеств субстрата и воды - достаточности субстрата и частоты пополнения раствора.
После описанной подготовительной операции производят посадку семян или готовой рассады по заданным технологиям. После семенной посадки поддоны накрывают полиэтиленовой пленкой, создавая тепличный эффект, что ускоряет проращивание семян. При появлении первого ростка пленка снимается, верхний а) и боковые б) светильники 6 опускаются в самое нижнее положение, но не ближе 5-6 см к первым листьям. Близкое расположение светильников увеличивает интенсивность света, падающего на развивающееся растение. При этом верхний светильник способствует росту вверх, а боковые светильники способствуют росту боковых ответвлений, усиливая эффект фотосинтеза и развитие растения.
С момента появления листвы и увеличения ее общей площади расход питательного раствора увеличивается и, по мере роста растения, светильники перевешивают выше так, что минимальное расстояние от листвы кроны оставалось бы не менее 5 см, но и, по возможности, не увеличивалось более 1520см.
Боковые светильники, помимо обеспечения дополнительной освещенности, еще играют роль замедлителей роста растений, т.к. боковой свет вызывает более интенсивный рост боковых побегов, замедляя рост верхушки, поскольку общий прирост зеленой массы всего растения на единицу времени постоянен. Кроме того, боковое освещение обеспечивает лучшее развитие плодов, например, томатов, перцев и т.д.
На 2-м этаже установки на фиг. 1 показано, что растения уже развиты до размеров, когда верхние светильники 6а) устанавливают на максимальную высоту. Однако боковые светильники 66) оставлены на среднем уровне для обеспечения освещения середины растения, где расположены плоды.
Испытания описанных выше установок на кафедре биологии РГПУ им. Герцена и в детских садах в течение ряда лет показали их эффективность, сравнимую с эффективностью выращивания в открытом грунте. 4