СИСТЕМА ГРЯДОК ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА
GROWING GROUND SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области растениеводства и может быть использовано при выращивании плодоовощных культур и других растений, может применяться на участках земли, ориентированных по длине как с юга на север, так и с запада на восток.
Уровень техники
Из уровня техники известно техническое решение, являющееся наиболее близким к заявляемому техническому решению, описанное в книге «Самая полезная настольная книга садовода и огородника» / П.Ф. Траннуа - «Эксмо», 2016 (см. https://iknigi.net/avtor-pavel-trannua/123615-samaya-poleznaya-nastolnaya-kniga-sadovoda-i-ogorodnika-pavel-trannua/read/page-4.html), в которой представлено описание грядок с треугольным сечением (отличающихся от традиционных видов грядок с прямоугольным сечением), у которых небольшой наклон 15% в сторону солнца, что позволяет таким грядкам получать дополнительное солнечное тепло за счет уменьшения отражения и обеспечивает хороший прогрев земли, высота грядок 15-20 см, ширина 70-100 см, междурядья (проходы) предельно узкие, имеют горизонтальную поверхность. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: грядки не с прямоугольным сечением, имеющие наклон в сторону солнца, высота грядок от 15-20 см, между грядками находятся проходы.
Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога изобретения, заключается в недостатке количества солнечной энергии, необходимого для прогрева почвы и роста растений (особенно в не самое теплое время года), т.к. предлагаемые в наиболее близком аналоге грядки (система грядок) имеют одинаковую высоту и небольшой наклон в сторону солнца, такая система грядок не может полноценно имитировать естественный южный склон. При практически одинаковой высоте наклонных грядок невозможно достичь максимального большего использования солнечной энергии. Кроме того, междурядья в вышеописанном аналоге предлагается делать предельно узкими, а грядки формировать с целью уменьшения объема работ по удалению сорняков в междурядьях, что значительно снижает удобство в обслуживании грядок и растений, растущих на них. Грядки имеют треугольную форму в сечении, не имеют бортов, форму грядок легко нарушить, находясь в междугрядьях при выполнении работ по прополке растений.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение уровня инсоляции грядок, расширение эксплуатационных возможностей системы наклонных грядок, повышение удобства при их формировании и обслуживании, увеличение полезной площади, занимаемой грядками для выращивания растений, снижение материало- и трудозатрат при формировании грядок, что достигается выполнением системы грядок для растениеводства, содержащей грядки, имеющие угол наклона до 40 градусов на юг, между грядками находятся проходы, система грядок, имеет конфигурацию, включающую одну продольную грядку, ориентированную по длине с юга на север, выполненную ступенчато-наклонной формы, включающую участки с горизонтальной поверхностью и участки с наклонной на юг поверхностью, к которым прилегают под прямым углом одинаковые по геометрическим параметрам поперечно-наклонные грядки, ориентированные с востока на запад по длине, увеличивающиеся с юга на север по высоте, при этом, поперечно-наклонные грядки и наклонные участки продольной грядки, также увеличивающиеся с юга на север по высоте, имеют одинаковый угол наклона; стенки грядок укреплены бортами.
Увеличение полезной площади, занимаемой грядками для растениеводства, обеспечивается:
- конфигурацией системы грядок, включающей одну продольную грядку, ориентированную по длине с юга на север, к которой прилегают (под прямым углом) несколько одинаковых по геометрическим параметрам поперечно-наклонных грядок, ориентированных с востока на запад по длине. При таком взаимном расположении грядок в предлагаемой системе грядок, размер общей полезной площади, занимаемой всеми грядками на земельном участке с определенным размером площади, будет больше, чем при расположении нескольких продольных грядок, ориентированных по длине с юга на север, расположенных параллельными рядами. Так, например, на участке длиной 4 м (с юга на север) и шириной 2 м можно с учетом минимального размера ширины проходов между грядками 0,5 м оптимально разместить либо две продольные грядки шириной 0,5 м и длиной 4 м с двумя проходами шириной 0,5 м, занимающие общую площадь размером 4 кв. м, либо две продольные грядки, одна из которых шириной 0,5 м и длиной 4 м, а другая шириной 1 м и длиной 4 м с одним проходом шириной 0,5 м, занимающие общую площадь размером 6 кв. м, либо одну продольную грядку шириной 0,5 м и длиной 4 м и три поперечно-наклонные грядки шириной 1 м и длиной 1,5 м с проходами между ними шириной 0,5 м, занимающие общую площадь размером 6,5 кв. м. Приведенный пример доказывает, что при использовании предлагаемой конфигурации грядок увеличивается полезная площадь, занимаемая грядками для выращивания растений.
Повышение уровня инсоляции грядок обеспечивается:
- выполнением поперечно-наклонных грядок, увеличивающимися с юга на север по высоте, и выполнением продольной грядки ступенчато-наклонной формы, включающей участки с наклонной на юг поверхностью, также увеличивающиеся с юга на север по высоте, что может создавать полноценную имитацию естественного склона, грядки и растения получают в равной степени солнечный свет, и, в целом, больше солнечной энергии.
Расширение эксплуатационных возможностей системы грядок обеспечивается:
- наличием конфигурации, включающей одну продольную грядку, ориентированную по длине с юга на север, к которой прилегает несколько одинаковых по геометрическим параметрам поперечно-наклонных грядок, ориентированных по длине с востока на запад, а, при этом, стенка каждой поперечно-наклонной грядки, имеющая переменную высоту, геометрически равна стенке продольной грядки в месте прилегания грядок, позволяет формировать систему грядок независимо от взаимного расположения грядок, поперечно-наклонные грядки могут прилегать к продольно-наклонной грядке, как с восточной, так и с западной стороны, при сохранении одинакового уровня инсоляции и удобства в обслуживании.
- наличием возможности, при использовании предлагаемой системы грядок в теплицах, иметь в них только один сквозной, продольный проход, независимо от ширины этих сооружений, что облегчает создание в них отдельных зон для растений, требующих различных климатических условий, путем установки поперечных перегородок только с одной дверью в таком сквозном проходе. Таким образом, предлагаемая система наклонных грядок для растениеводства, состоящий из одной или нескольких таких систем, имитирующих естественный южный склон, может использоваться в любой местности при выборе соответствующего угла наклона грядок с целью максимально эффективного получения инсоляции.
Повышение удобства при формировании и обслуживании наклонных грядок, снижение материало- и трудозатрат при формировании грядок обеспечивается:
- наличием бортов, которыми укреплены стенки грядок, которые фиксируют форму боковых стенок грядок при их формировании, а также препятствуют возможному нарушению формы грядок при их обслуживании,
- возможностью выбирать оптимальную ширину проходов, удобную для обслуживания грядок и тем, что проходы, в отличие от наклонных грядок, имеют горизонтальную поверхность,
- возможностью при предлагаемой конфигурации грядок удобно обслуживать любое место на каждой из грядок,
- выполнением продольной грядки ступенчато-наклонной формы, имеющей чередующиеся участки с наклонной поверхностью и участки с горизонтальной поверхностью, что позволяет снизить максимальную (северную) высоту как этой грядки, так и всей системы грядок в целом при сохранении угла наклона к солнцу поперечно-наклонных грядок и примыкающих к ним наклонных под тем же углом участков продольной грядки, а это, в свою очередь, приводит к снижению материало- и трудозатрат для изготовления этих грядок, засыпку их грунтом, так и обеспечивает удобство их эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид сверху системы грядок с продольной грядкой ступенчато-наклонной формы, расположенной с восточной стороны, на фиг. 2 представлен вид сбоку в разрезе системы грядок с продольной грядкой ступенчато-наклонной формы, расположенной с восточной стороны, на фиг. 3 представлен вид сверху фрагмента комплекса, состоящего из двух, симметричных относительно центрального (сквозного) прохода, систем грядок.
Позициями на фигурах обозначены:
1 - поперечно-наклонные грядки,
2 - продольная грядка ступенчато-наклонной формы,
3 - проходы между поперечно-наклонными грядками,
4, 5 - боковые стенки продольной грядки,
6, 7 - боковые стенки поперечно-наклонных грядок,
7 - западные стенки поперечно-наклонных грядок,
8 - проход, расположенный вдоль западных стенок поперечно-наклонных грядок (при расположении продольной грядки с восточной стороны),
9 - центральный проход,
10 - южные стенки поперечно-наклонных грядок (одновременно являются северными стенками проходов),
11 - северные стенки поперечно-наклонных грядок (одновременно являются южными стенками проходов),
12 - участки продольной грядки с горизонтальной поверхностью,
13 - участки продольной грядки с наклонной поверхностью.
Осуществление изобретения
Система грядок для растениеводства, содержащая грядки, имеющие угол наклона до 40 градусов (максимально) на юг, имеет конфигурацию, в состав которой входит одна продольная грядка 2, выполненная ступенчато-наклонной формы, включающая участки с горизонтальной поверхностью 12 и участки с наклонной на юг поверхностью 13 (наклонные участки), к которым с одной стороны вплотную под прямым углом прилегают одинаковые по геометрическим параметрам поперечно-наклонные грядки 1, ориентированные с востока на запад по длине, увеличивающиеся с юга на север по высоте. Горизонтальные участки 12 и наклонные участки 13 продольной грядки 2 также увеличиваются с юга на север по высоте. Продольная грядка 2 имеет протяженные боковые стенки 4, 5. Поперечно-наклонные грядки имеют одинаковую длину, ограничены боковыми стенками 6, 7. В месте прилегания грядок боковая стенка 6 каждой поперечно-наклонной грядки 1 имеет переменную высоту, геометрически равна фрагменту боковой стенки 5 продольно-наклонной грядки 2, также имеющей на этом участке грядки переменную высоту. Между поперечно-наклонными грядками 1 находятся одинаковой ширины проходы 3, которые являются горизонтальными, что удобно для эксплуатации. Вдоль боковых стенок 7 поперечно-наклонных грядок 1, находящихся с другой стороны, не граничащей с продольной грядкой 2, находится проход 8.
Участки с горизонтальной поверхностью 12 («ступенчатые участки» или «ступени») и участки с наклонной поверхностью 13 расположены на продольной грядке 2 в чередующейся последовательности. Боковая стенка 5 продольной грядки 2 в местах условного прилегания ее к проходам 3, расположенным между поперечно-наклонными грядками 1, имеет постоянную высоту, соответствует высоте горизонтальной поверхности горизонтальных участков 12.
Поперечно-наклонные грядки 1 и наклонные участки 13 продольной грядки 2 имеют одинаковый угол наклона, выбираемый в зависимости от географической широты местности при достижении верхнего предела значения угла 40 градусов, при превышении которого обслуживание наклонных грядок затруднено.
Система грядок может содержать разное количество поперечно-наклонных грядок 1, при этом, существует возможность расчета параметров по нижеприведенным математическим формулам, как отдельных грядок, так и всей системы в целом, содержащей грядки в количестве двух и более штук.
Длина продольной грядки 2 определяется шириной и количеством поперечно-наклонных грядок 1, шириной проходов 3, которые являются выборными величинами, определяются в зависимости от потребностей и возможностей конкретного пользователя. Стенки грядок 1 и грядки 2 укрепляются (фиксируются) бортами, повторяющими геометрическую форму грядок.
Конфигурация системы грядок предполагает два вида взаимного расположения грядок («зеркальные» виды):
a) продольная грядка 2 расположена с восточной стороны по отношению к поперечно-наклонным грядкам 1 (фиг. 1).
b) продольная грядка 2 расположена с западной стороны по отношению к поперечно-наклонным грядкам 1. Необходимость в реализации того или другого вида взаимного расположения грядок зависит от разных факторов, в том числе удобства для пользователя.
Из двух «зеркальных» видов систем грядок может быть образован комплекс грядок, представленный на фиг. 3, в котором системы грядок симметрично расположены относительно центрального (сквозного) прохода 9, являющегося общим для обеих систем грядок. Предлагаемые системы и образованные из систем комплексы грядок для растениеводства могут быть использованы как при выращивании растений на открытом грунте, так и в теплицах разных видов.
Система грядок для растениеводства может быть сформирована следующим образом.
При отсутствии на местности соответствующего требованиям южного склона и во избежание формирования дорогостоящего искусственного насыпного склона, требующего большого объема земляных работ, используют предлагаемую систему грядок на горизонтальной площадке с увеличивающейся с юга на север высотой поперечно-наклонных грядок и наклонных участков продольной грядки, чтобы имитировать требуемый южный склон, обеспечивая получение в равной степени солнечного света для всех грядок. Система грядок может применяться на участках земли, ориентированных по длине с юга на север. Однако эта система может применяться и на участках земли, ориентированных по длине с запада на восток, т.к. существует возможность увеличения длины поперечно-наклонных грядок 1 в этом направлении.
При формировании предлагаемой системы грядок значение высоты северной стенки самой высокой поперечно-наклонной грядки 1 и северной стенки продольной грядки 2 имеет большое значение, т.к. от этого параметра зависит объем земляных работ при формировании грядок и степень удобства при обслуживании грядок. Так же ширина продольной грядки должна выбираться такой, чтобы обеспечивался удобный доступ к любой ее точке из проходов между грядками, а ширина поперечно-наклонных грядок должна быть удобной для работы на этих грядках из проходов между ними.
Угол наклона на юг поперечно-наклонных грядок, равный углу наклона наклонных участков продольной грядки выбирают в зависимости от географической широты местности, чем выше географическая широта, тем больше рекомендуется делать уклон, чем севернее местность, тем важнее уклон почвы, при выборе угла наклона также необходимо учитывать зависимость количества поглощаемой солнечной энергии от положения солнца в течение суток в разные месяцы года, т.к. количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависит от многих факторов, в т.ч. от географической широты местности и от угла наклона поверхности, на которую попадает излучение, по отношению к солнцу. Отклонение угла падения солнечных лучей на принимающую поверхность земли от 90° приводит к снижению количества попадающей на единицу площади энергии. Выбирая угол наклона грядок в зависимости от географической широты местности, т.е. в зависимости от угла падения солнечных лучей в данной местности, можно тем самым увеличить уровень поглощения почвой солнечных лучей, чем выше географическая широта, тем больше значение угла наклона грядок. Но в то же время, при увеличении угла наклона выше 40 градусов могут возникнуть затруднения при обслуживании наклонных грядок, появляются проблемы при определенных видах полива. Учитывая все факторы, наиболее оптимальные значения угла наклона грядок находятся в пределах от 5 до 20 градусов, что утверждается различными специалистами в области растениеводства, исследовавшими вопрос выбора оптимального угла наклона грядок и доказавшие это утверждение своими экспериментами (см. https://vsaduidoma.cora/2017/08/17/naklonnaya-teplaya-gryadka-svoimi-rukami-shema-i-konstrukciya/; https://gubernia.raedia/number_36/20.php и др.).
1.1
1.2
1.3
i
i
i
На фиг. 2 представлен вид сбоку в разрезе фрагмент системы грядок с продольной грядкой 2 ступенчато-наклонной формы, расположенной с восточной стороны, имеющей чередующиеся участки с наклонной поверхностью 13 и участки с горизонтальной поверхностью 12. Такая система грядок содержит увеличивающиеся с юга на север по высоте поперечно-наклонные грядки 1, вплотную под прямым углом прилегающие к продольной грядке 2, расположенной с восточной стороны (фиг. 1). Каждая поперечно-наклонная грядка 1 имеет i - номер грядки, равный соответственно 1.1, 1.2, 1.3, и ширину В, В, В, каждая из которых имеет угол наклона на юг, выбираемый в зависимости от географической широты местности. Между грядками 1 находятся горизонтальные проходы 3. Грядки 1 и проходы 3 имеют общие, разделяющие их вертикальные стенки, при этом, южные стенки 10 поперечно-наклонных грядок 1 одновременно являются северными стенками проходов 3, кроме южной стенки первой грядки, а северные стенки 11 грядок 1 одновременно являются южными стенками проходов 3. Каждая поперечно-наклонная грядка 1, шириной B (где i - номер грядки (1.1, 1.2, 1.3) имеет южную стенку высотой h и северную стенку высотой H. Стенки грядок 1 укрепляются (фиксируются) бортами, повторяющими геометрическую форму грядок, высота которых рассчитывается с помощью математической формулы:
i
i
i
H=h+tgα×B, где
i - номер поперечно-наклонной грядки,
i
H - высота северной стенки грядки,
i
h - высота южной стенки грядки,
i
B - ширина грядки,
α - выбранный угол наклона грядок к солнцу.
i
(i-1)
(i-1)
i
i
(i-1)
Высота северной стенки любой грядки 1 равна высоте южной стенки следующей за ней такой же поперечно-наклонной грядки (на юг), что определяется математической зависимостью h=Н - высота северной стенки поперечно-наклонной грядки при условии, что i не равно единице, т.е. высота стенок каждого прохода 3, расположенного между соседними поперечно-наклонными грядками 1 равна. Такая система наклонных грядок может содержать заданное количество поперечно-наклонных грядок 1. Максимальная высота самой северной такой грядки ограничивается оптимальным значением, при котором сохраняются удобные условия ее обслуживания, и которая зависит от величины выбранных значений: угла наклона грядок, высоты южной стороны самой южной грядки, ширины грядок. Боковая стенка 5 продольной грядки 2 и боковой стенки 6 каждой поперечно-наклонной грядки 1 в месте прилегания грядок геометрически равны, имеют переменную высоту и выполнены с одинаковым значением α - выбранного угла наклона грядок к солнцу. Боковая стенка 5 продольной грядки 2 на участках в местах условного прилегания ее к проходам 3, расположенных между поперечно-наклонными грядками 1, имеет постоянную высоту, поверхность продольной грядки 2 на данном участке грядки является горизонтальной, соответствует горизонтальному участку 13. Высота такого участка с горизонтальной поверхностью («ступенчатого» участка) продольной грядки 2 равна высоте Н северной стенки любой поперечно-наклонной грядки 1 и высоте h южной стенки следующей за ней такой же поперечно-наклонной грядки (на юг), которые между собой равны h=H, при условии, что i не равно единице. Все это позволяет для определения параметров продольной грядки 2 (высоты в различных точках по направлению юг-север) использовать представленный выше способ расчетов.
Порядок приведенного выше расчета параметров поперечно-наклонных грядок 1 и продольной грядки 2, имеющей ступенчато-наклонную форму, является единым, независимо от того, с какой стороны, с восточной или западной, расположена продольная грядка 2, по отношению к поперечно-наклонным грядкам 1.
Порядок формирования системы грядок для выращивания растений одинаковый, как при выращивании растений на открытом грунте, так и при выращивании растений в теплицах разных видов.
i
(i-1)
Предлагаемая система грядок позволяет подобрать желаемый размер максимальной высоты стенок грядок, изменяя предварительно выбранные исходные значения параметров грядок (в особенности угла наклона), используемых в математических формулах, применяемых для расчета. Выполнение продольной грядки 2 ступенчато-наклонной формы позволяет снизить максимальную (северную) высоту, как этой грядки, так и всей системы грядок в целом при сохранении угла наклона грядок к солнцу поперечно-наклонных грядок 1 и примыкающих к ним участков продольной грядки 2. Это дает как снижение затрат на материалы для изготовления этих грядок, засыпку их грунтом, так и обеспечивает удобство их эксплуатации. На фиг. 2 штриховой линией показана верхняя граница конфигурации системы грядок, которые пришлось бы создавать для достижения того же угла наклона к солнцу при отсутствии ступенчато-наклонной формы продольной грядки 2 и выполнения условия h=H для поперечно-наклонных грядок 1.
Форма и размеры бортов соответствует форме и размеру стенок грядок. В качестве материалов для изготовления бортов грядок применяют различные жесткие материалы, например, металл, дерево, популярный сейчас древесно-полимерный композит (ДНК) и др.
На фиг. 1 перекрещивающимися линиями показаны участки полезной площади, занимаемые грядками, дополнительно появляющимися при использовании предлагаемых систем грядок, имеющих конфигурацию, в которую входят поперечно-наклонные грядки 1 и одна продольная грядка 2, в сравнении, с системой, имеющей конфигурацию, в которую входят только грядки, ориентированные по длине в одном направлении, в данном случае поперечно-наклонные грядки, ориентированные по длине с востока на запад. Порядок расчета параметров системы грядок одинаковый как для формирования системы наклонных грядок в открытом грунте, так и в различных видах теплиц.
Считается, что при больших углах наклона грядок и участков грядок могут появиться проблемы при определенных видах полива, которые уменьшаются при нормальной рыхлости почвы. Следует отметить, что при большом угле наклона грядок предпочтение может отдаваться капельному поливу с капельницами, воткнутыми в почву в районе стебля растений.