ТЕПЛИЦА С КОНЬКОВОЙ ФРАМУГОЙ
GREENHOUSE WITH RIDGE TRANSOM

Предлагаемое техническое решение относится к области сельскохозяйственных сооружений защищенного грунта и может быть использовано, в частности, при строительстве теплиц (оранжерей), предназначенных для выращивания различных овощных, фруктовых, лекарственных и цветочных культур в условиях естественной вентиляции замкнутого объема теплицы со светопрозрачным ограждающим покрытием.
Известна система естественной вентиляции теплиц, состоящая из вентиляционных проемов в кровле теплицы, перекрываемых форточками, соединенными одним краем с коньком теплицы, а вторым (консольным) краем с тягами приводных механизмов (Патент Голландии 9001279, кл. А01G 9/24, Е05F 17/00). Недостатком такой системы является ее неэффективность, так как даже при установке двух форточек по разную сторону от конька при открытых до примерно горизонтального положения форточках внутренние поверхности этих же форточек препятствуют потоку выходящего из теплицы воздуха вертикально вверх, вынуждая его выходить из вентиляционного проема в горизонтальном направлении.
Известна система вентиляции теплиц, состоящая из вентиляционных проемов в кровле теплицы, перекрываемых форточками, соединенными одним краем с коньком теплицы и имеющими на другом (консольном) краю подфорточный профиль лоткового типа для сбора и отвода конденсата с внутренней поверхности форточки (Патент RU 2239986, кл. А01G 9/14, 9/24, Е04Н 5/08, Е04D 13/03, зарегистрированный 25.02.2000 г.). Недостатком такой системы является ее неэффективность как и по Патенту Голландии 9001279, а также сложность конструкции подфорточного профиля для сбора и отвода конденсата.
Ближайшим аналогом относительно заявленного является техническое решение по патентному документу RU 2131661 С1, опубликованному 20.06.1999, в котором охарактеризована теплица, содержащая каркас, образующий боковые и торцевые стенки, светопрозрачный материал, двускатную крышу с коньковой балкой, в замковом зацеплении с которой находится по крайней мере одна фрамуга треугольной формы, причем центр тяжести фрамуги расположен вверху. Недостатками такого технического решения являются его неэффективность, так как при открытой до рабочего горизонтального положения фрамуге ее внутренняя поверхность препятствует выходящему из теплицы вертикально вверх потоку воздуха. Кроме того, не решена задача исключения выпадения конденсата с внутренней поверхности фрамуги на культивируемые в теплице растения.
Целями предлагаемого технического решения являются повышение эффективности системы естественной вентиляции теплицы за счет оптимизации расположения вентиляционного проема, упрощения конструкции перекрывающего его устройства с обеспечением при этом удаления конденсата с его внутренней поверхности без вреда для культивируемых в теплице растений. Для достижения поставленных целей теплица с коньковой фрамугой, содержащая каркас, образующий боковые и торцевые стенки, двускатную крышу с коньковой балкой, светопрозрачный материал, ограждающий каркас снаружи и имеющий фрамугу, имеет в коньке крыши и по обе стороны от него вентиляционный проем, перекрытый коньковой фрамугой, имеющей тот же профиль, что и крыша, и опирающейся на крышу по всему периметру фрамуги и вентиляционного проема, при этом фрамуга связана с устройством ее перемещения наружу от конька крыши.
Устройство перемещения фрамуги имеет по крайней мере две параллельные между собой, одинаковые планки, каждая из которых шарнирно связана одним концом с фрамугой, средней частью с опорной балкой, закрепленной жестко на каркасе теплицы параллельно коньку крыши, другим концом с тросом, причем планки расположены по разные стороны от коньковой и опорной балок, а трос соединен с приводом его натяжения, который является, например, ручным рычажного типа или электроприводным.
Планки расположены под одинаковым острым углом к фрамуге, опорной балке и тросу, при этом трос, подходящий к планкам со стороны острого угла, образованного планками и тросом, связан с приводом его натяжения, а центр тяжести фрамуги в ее предельном рабочем положении при открытом вентиляционном проеме не доходит до вертикальной плоскости, проходящей через шарнирное соединение планки с опорной балкой перпендикулярно опорной балке.
По периметру фрамуги укреплена замкнутая гибкая амортизационная прокладка с внутренней полостью, образующей в поперечном сечении в недеформированном состоянии полную окружность.
Технический результат при использовании предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволит повысить эффективность системы вентиляции теплицы за счет оптимального расположения вентиляционного проема в коньке крыши, упрощения конструкции устройства, перекрывающего проем, уменьшения его парусности в рабочем положении, исключения выпадения конденсата на культивируемые в теплице растения, путем обеспечения скатывания конденсата с внутренних поверхностей фрамуги непосредственно на наружную поверхность крыши, а также за счет решения задачи одновременного открывания-закрывания нескольких вентиляционных проемов одним приводом, что повышает производительность и удобство обслуживания.
Сущность изложенного поясняется на чертежах. На фиг. 1 представлен поперечный разрез теплицы по открытому вентиляционному проему с показом направлений потоков охлаждающего воздуха; на фиг. 2 представлен продольный разрез (А-А) теплицы по коньку крыши; на фиг. 3 - устройство перемещения фрамуги в его рабочем положении; на фиг. 4 - шарнирное соединение одной из планок устройства перемещения с тросом; на фиг. 5 - шарнирные соединения одной из планок устройства перемещения с фрамугой и с опорной балкой, а также крепление амортизационной прокладки на внутренней поверхности фрамуги.
Теплица (фиг. 1) состоит из каркасных боковых стоек 1, образующих с закрепленным на них светопрозрачным материалом 2 боковые стенки с форточками 3 естественной приточной вентиляции, шпросов 4, образующих с закрепленным на них светопрозрачным материалом 2 двускатную крышу 5 с коньковой балкой 6, каркасных торцевых стоек 7 (фиг. 2), образующих с закрепленным на них светопрозрачным материалом 2 торцевые стенки. Двускатная крыша 5 может иметь одинаковые или разные углы наклона скатов или же иметь форму закругленной арки. Однако теплицы с крышей арочного типа имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что на внутренней поверхности светопрозрачного материала в зоне конька, где угол наклона минимальный (а в верхней линии конька равный нулю), образовавшиеся из водных паров внутренней атмосферы теплицы капли конденсата не могут стекать и по мере образования крупные капли, преодолевая силы поверхностного натяжения и адгезии (сцепления), падают внутрь теплицы на культивируемые в ней растения, вызывая у них грибковые и другие заболевания, ведущие к снижению урожая или его потере. В качестве светопрозрачного материала 2 могут использоваться листы из монолитного полимера, из сотового поликарбоната. Так, например, ЗАО "Карбогласс" (WWW.KARBOGLASS.RU) поставляет листы сотового поликарбоната размерами 2,1×12 м с толщинами от 4 до 16 мм с доборными элементами для соединения листов между собой, в коньке крыши, для крепления листов к деталям каркаса с помощью термошайб, обеспечивающих плотность места соединения с учетом разных коэффициентов расширения поликарбоната и материала каркаса. В коньке крыши 5 и по обе стороны от коньковой балки 6 в светопрозрачном материале 2 образован проем 8 естественной вытяжной вентиляции, опирающийся по периметру на рейки 9, связанные жестко со шпросами 4. Такое расположение проема 8 является оптимальным, так как теплые потоки воздуха всегда устремляются в самую верхнюю коньковую часть крыши. Проемов 8 может быть один или несколько, однако, учитывая рекомендации специалистов (брошюра "Теплицы, парники" Рыженко В.И. издательство Траст Пресс, 1999 г. с. 74), в соответствии с которыми общая площадь вентиляционных проемов должна быть не менее 1/6 площади пола теплицы, и учитывая, что вентиляционные проемы желательно располагать равномерно по длине теплицы, целесообразно иметь несколько вентиляционных проемов, особенно при большой длине теплицы. К тому же очевидно, что при значительных склонениях в размерах и в плоскостности крыши на единицу ее длины значительно проще уплотнить перекрытие нескольких проемов небольшого периметра, чем один проем с той же суммарной площадью, но с большим периметром уплотнения. Коньковый проем 8 перекрывается фрамугой 10, внутренняя поверхность которой идентична наружной поверхности крыши 5 и опирается на нее. Фрамуга может быть выполнена из светопрозрачного материала 2, а если тень от солнечного света, падающего на фрамугу 10, не попадает на культивируемые в теплице растения, то фрамуга 10 может быть выполнена из непрозрачного материала, например из более прочного алюминия или из тонколистовой стали.
Фрамуга 10 имеет устройство (фиг. 3) ее перемещения наружу от конька крыши 5, состоящее по крайней мере из двух параллельных между собой планок 11, связанных каждая под острым углом и шарнирно одним из концов с фрамугой 10, средней частью - с опорной балкой 12, закрепленной жестко параллельно коньку крыши 5 (и, следовательно, параллельно коньковой балке 6) на каркасных боковых стойках 1, а другим концом - с тросом 13, расположенным ниже опорной балки 12. Линейные и привязочные размеры планок 11 одинаковые. Таким образом, планки 11 с их шарнирными связями с фрамугой 10 и опорной балкой 12 образуют шарнирный параллелограмм с опорой на опорную балку 12 и рычагами, связанными с тросом 13; при этом планки 11 расположены по разные стороны от коньковой 6 и опорной 12 балок, а трос 13, подходящий к планкам 11 со стороны острого угла, связан с приводом натяжения троса 13, например ручным рычажного типа или электроприводом. Трос 13, как вариант, может крепиться шарнирно к планкам 11 у их верхнего конца, располагаясь под коньковой 6 и над опорной 12 балками; при этом уменьшается длина планок 11, но возникают неудобства и сложности при проведении профилактических и настроечных работ с тросом 13, выполняемых на высоте под коньком крыши 5. Шарнирное соединение планки 11 (фиг. 4) с тросом 13 состоит из ступенчатого валика 14 с отверстием 15 для троса 13, и зажимной гайки 16 с шайбой 17 с одной стороны, и гайки 18 с шайбой 19 с другой, обеспечивающих свободный проворот валика 14 относительно планки 11. Шарнирное соединение планки 11 с фрамугой 10 (фиг. 5) осуществляется с помощью полосы 20, имеющей изгиб с отверстием, в которое входит приваренная шпилька 21 с навернутой на нее через шайбу 22 гайкой 23, затяжка которой обеспечивает проворот планки 11 относительно полосы 20. При натяжении троса 13 планки 11 могут поворачиваться в шарнирном соединении с опорной балкой 12 до упора одной из планок 11 в рейку 9; при этом фрамуга 10 перемещается плоскопараллельно наружу от конька. Центр тяжести фрамуги 10 в ее рабочем предельном положении при открытом вентиляционном проеме 8 не доходит до вертикальной плоскости, проходящей через шарнирное соединение планки 11 с опорной балкой 12 перпендикулярно опорной балке 12, что создает опрокидывающий момент и обеспечивает возврат фрамуги 11 в исходное положение при уменьшении натяжения троса 13. Конструктивно возможен вариант поворота планок 11 до их вертикального положения, когда центры шарнирных соединений планок 11 с опорной балкой 12 и фрамугой 10 будут располагаться на одной вертикали, а перемещение фрамуги 10 будет наибольшим. Однако в этом варианте усложняется тросовая приводная система, в то время как открываемый вентиляционный проем 8 без этих усложнений представляется достаточным. Полоса 20 крепится на фрамуге 10 с использованием накладной полосы 24, проложенной по обоим скатам фрамуги 10 и притянутой к полосе 20 в нескольких местах винтами 25 с гайкой 26. Шарнирное соединение каждой из планок 11 с опорной балкой 12 осуществляется болтом 27 с шайбой 28 и гайкой 29 через шайбу 30, обеспечивающую гарантированные зазоры планки 11 с коньковой 6 и опорной 12 балками.
По периметру фрамуги 11 прикреплена замкнутая гибкая амортизационная прокладка 31 с внутренней полостью, образующей в поперечном сечении в недеформированном состоянии полную окружность.
Работа устройства при открывании конькового вентиляционного проема 8 осуществляется путем натяжения троса 13 натяжным приводом. При этом планки 11 одновременно поворачиваются в шарнирных соединениях с опорной балкой 12 либо на некоторый угол, либо до упора одной из планок в обрамляющую проем 8 рейку 9 в зависимости от требуемой величины открытия проема 8. Вследствие этого фрамуга 10 перемещается от конька крыши 5 наружу, оставаясь все время параллельной коньку, причем планки 11 не доходят до вертикального положения, обеспечивая возврат фрамуги 10 в исходное положение под действием силы тяжести фрамуги 10 при плавном ослаблении силы натяжения троса 13 до нулевого значения. При последующем прослаблении троса 13 фрамуга 10 самоустанавливается своими скатами по скатам крыши 5. Амортизационная прокладка 31 соприкасается с наружной поверхностью крыши 5 и затем деформируется под действием силы тяжести фрамуги 10, обеспечивая плотность прилегания фрамуги 10 к крыше 5 по всему периметру их соприкосновения. При наличии нескольких фрамуг 10 все они перемещаются аналогично описанному и все одновременно от одного привода, например ручного рычажного типа или электропривода. Ветровые нагрузки на фрамугу 10 в ее рабочем положении (при открытом проеме 8) воспринимаются через планки 11 опорной балкой 12, а также коньковой балкой 6 от ветрового потока, направленного перпендикулярно коньку крыши 5, за счет ликвидации зазора между планкой 11, расположенной с подветренной стороны, и коньковой балкой 6 до соприкосновения их между собой, обеспечивая тем самым восприятие ветровой нагрузки с фрамуги 10 через боковую поверхность планки 11 на коньковую 6 и опорную 12 балки.
Устройство перемещения фрамуг 10 было промоделировано согласно заявленному изобретению в натуральную величину для конька крыши длиной 9 м, имеющей четыре коньковых проема площадью каждый 1,2×0,8 м. Натяжение троса производилось вручную с использованием рычага. При усилии на рычаге 6,5 кГс время полного открывания - закрывания всех четырех проемов составило не более 5 сек.
Заявленное техническое решение может быть использовано при строительстве теплиц (оранжерей), предназначенных для выращивания различных овощных, фруктовых, лекарственных и цветочных культур под светопрозрачным покрытием с обеспечением эффективной системы естественной вентиляции объема теплицы. Результаты испытаний модели подтверждают эффективность предложенного технического решения, в частности, удалось повысить эффективность системы вентиляции, обеспечить стекание конденсата с внутренней поверхности фрамуги непосредственно на наружную поверхность крыши без дополнительных конструктивных элементов, повысить удобство обслуживания за счет одновременного открывания - закрывания нескольких вентиляционных проемов фрамугами, обеспечить ветроустойчивость фрамуг в рабочем положении.