МНОГОЯРУСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Полезная модель относится к области растениеводства, в частности, к устройствам для выращивания растений высотой до 0,4-0,5 м с использованием искусственного освещения, преимущественно листостебельных овощных культур, рассады плодовых овощных культур (томат, перец, огурец и др.), а также лекарственных и декоративных растений.
Известно сборно-разборное многоярусное устройство стеллажного типа для выращивания растений (1. Патент на ПМ 18610, заявлено 28.03.2001, опубликовано 10.07.2001, МПК A01G 31/02, A01G 9/02). Известное устройство содержит секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках. Стойки выполнены разъемными по высоте и соединены перемычкми и стяжками, установленными с возможностью перемещения вдоль стоек и закрепления в любом месте. На каждой паре стяжек одного уровня установлены полка или по крайней мере два стержня с возможностью снятия. На каждой дополнительной перемычке или на одной из стяжек каждой пары стяжек одного уровня установлен с возможностью закрепления и снятия источник света. Верхние концы стоек соединены друг с другом с возможностью закрепления и открепления.
Недостатком этого устройства является то, что сборно-разборная конструкция, расширяющая функциональные возможности стеллажа, не обеспечивает равномерности освещения растений и характеризуется значительными светопотерями.
Известно устройство для выращивания растений (2. Патент на ПМ 121989 заявлено 12.07.2012, опубликовано 20.11.2012, МПК A01G 9/00), содержащее камеру для выращивания, выполненную в виде рамной конструкции, снабженной боковыми стенками, не менее трех из которых выполнены съемными, рама содержит нижнюю и верхнюю прямоугольные обвязки и соединительные стойки, съемные боковые стенки выполнены в виде листов, имеющих с внутренней стороны светоотражающее покрытие, камера снабжена приспособлениями для фиксации съемных стенок, устройство снабжено одним и более регулируемым по высоте расположения подвесным линейным горизонтальным светильником, по углам рамы в районах стыков боковых стенок, а также в районе вертикальной оси устройства расположены вертикальные линейные светильники, при этом предусмотрена возможность организации дополнительного яруса в устройстве, и вертикальные линейные светильники расположены но всей высоте камеры для выращивания в несколько ярусов с возможностью их независимого включения.
Недостатком этого устройства является необходимость разбора конструкции (снятие боковых стенок, скрепленных с помощью специальных приспособлений) для регулярного ухода за растениями (пасынкование и др.). Отсутствует информации о таких показателях световой среды растений, как облученность на полезной площади, равномерность освещения растений, что не позволяет сделать заключение о возможности и целесообразности выращивания в данном устройстве тех или иных растений.
Известна группа изобретений, включающая устройство и сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта, (3. Патент на изобретение 2391812, заявлено 24.03.2006, опубликовано 20.06.2010, МПК A01G 9/00, A01G 9/24). Известное устройство для выращивания растений содержит систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку для вегетационных лотков с растениями, системы создания требуемых климатического и светового режимов, последний создают, но меньшей мере, одним источником освещения, выполненным с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки, и средством, обеспечивающим непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами в период облучения растений. В то же время, стеллажная установка выполнена с возможностью трансформирования в многогранник, а источник освещения установлен таким образом, что траектория его реверсивного движения проходит через центр многогранника. Отмечается исключение перегрева листового покрова, обеспечение равномерности освещения растений и, в ряде случаев, снижение светопотерь. В этом устройстве используется одностороннее боковое освещение растений, которое практически не пригодно для плотных ценозов низкорослых растений. В этом случае значительно эффективнее выращивать растения при верхнем освещении. Кроме того, отсутствуют какие-либо сведения об уровне достигнутой равномерности и облученности, что не позволяет оценить возможную эффективность устройства.
Известно наиболее близкое к заявляемому техническому решению но совокупности существенных признаков и принятое в качестве ПРОТОТИПА устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта (4. Патент на изобретение 2084123, заявлено 21.10.1992, опубликовано 20.07.1997, МПК A01G 9/14). Это устройство содержит вертикальную многоярусную стеллажную установку с полками для вегетационных лотков с растениями и средства создания требуемых климатического и светового режимов. Устройство снабжено источниками освещения, которые представляют собой расположенные параллельно друг другу гирлянды ламп, выполненные с возможностью перемещения вверх - вниз между ярусами вегетацинных лотков. Каждая из гирлянд закреплена на подвеске, установленной на оси вращения. Установки с вегетационными лотками расположены друг над другом с образованием вертикальных сквозных технических каналов и соединены между собой в местах их соприкосновения перекрытиями- полами, а источники освещения и средство для подачи углекислого газа расположены в сквозных технических каналах через ярус в шахматном порядке на оси вращения, размещенной над верхней установкой для контейнеров, причем ось вращения соединена с электроприводом. Закрепленные гирляндами источники освещения включают на определенную продолжительность облучения - фотопериод, по окончании которого перемещают источники освещения вверх или вниз.
Недостатками известного устройства являются нерациональное использование света и неравномерность освещения растений, что приводит к снижению урожайности и высоким энергозатратам. Различная удаленность отдельных растений от источников света в период облучения обусловливает различную интенсивность их освещения, а статичное положение источников света в течение фотопериода, при неточной оценке минимального удаления источников света соответствующей электрической мощности от растений различных видов, приводит к перегреву, вплоть до повреждения, наиболее близко расположенных участков листового покрова.
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания устройства, позволяющего существенно уменьшить светопотери, увеличив при этом облученность и равномерность освещения выращиваемых растений до уровня, необходимого для их эффективного роста и развития, и исключающего перегрев и повреждение листового покрова. Создаваемое устройство предназначено для круглогодичного выращивания растений высотой до 0,4-0,5 метра, преимущественно листостебельных овощных культур, рассады плодовых овощных культур, а также лекарственных и декоративных растений, и стабильного получения высоких урожаев растительной продукции высокого качества в любых помещениях с регулируемым микроклиматом.
Сущность полезной модели состоит в том, что многоярусное устройство для выращивания растений, содержащее, как и прототип, многоярусную стеллажную установку с секциями из полок для вегетационных лотков с растениями, источники освещения, отличается тем, что секции оснащены расположенными по их периметру светоотражающими экранами и источниками освещения в верхней части каждой секции с возможностью оперативного изменения их количества и типа в зависимости от выращиваемой культуры, а также с возможностью их горизонтального перемещения внутри секции, при этом светоотражающие экраны по периметру каждой секции установлены с зазорами сверху и снизу для естественной вентиляции секции и с исключением потерь лучистого потока от источников освещения, причем боковые экраны выполнены с возможностью установки или удаления независимо от других при работах но уходу за растениями.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, состоит в существенном уменьшении светопотерь, которые в отсутствие светоотражающих экранов в каждой секции составляют, в зависимости от кривой силы света (КСС) источников света, от 20 до 35% светового потока источников света в секции и которые практически отсутствуют при наличии светоотражающих экранов. Соответственно возрастает средняя облученность, создаваемая источниками света на полезной площади секции, и коэффициент равномерности освещения растений.
2
Средняя облученность, создаваемая источниками освещения на полезной площади секции предлагаемой полезной модели, составляет до 100-110 Вт/м фотосинтетически активной радиации (ФАР), коэффициент равномерности от 0,56-0,61 и более, что обеспечивает интенсивное получение высоких урожаев качественной растительной продукции без перегрева и повреждения листового покрова.
Снижение светопотерь достигается установкой светоотражающих экранов но периметру каждой секции, что практически исключает выход света за ее пределы. Свет, отраженный экранами, распределяется по посеву, при этом возрастает как облученность, так и равномерность освещения растений Таким образом, необходимая облученность посева в ярусе может быть обеспечена при меньшей электрической мощности источников света, что также снижает вероятность перегрева и повреждения листового покрова растений.
Установка светоотражающих экранов с зазорами сверху и снизу обеспечивает естественную вентиляцию каждого яруса, что существенно снижает вероятность перегрева растений. В то же время размер зазоров сверху выбирается с учетом типа кривой силы света (КСС) источников света, что исключает светопотери; высота зазоров снизу - меньше высоты бортика растильни, что также исключает светопотери.
Размещение источников света в верхней части секции обеспечивает постепенное и комфортное увеличение облученности посева по мере роста растений. При этом целесообразно выращивание растений высотой до 0,4-0,5 м, облученность которых при их максимальной высоте будет в допустимых пределах.
При необходимости дополнительно оптимизировать параметры световой среды растений (например, при введении в оборот новой культуры или по результатам оптимизации технологии выращивания) используется возможность оперативного изменения типа, электрической мощности и количества источников света в секции при обеспечении, если это необходимо, горизонтального перемещения источников света внутри секции.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематически представлено многоярусное устройство для выращивания растений
Многоярусное устройство для выращивания растений согласно полезной модели содержит каркас 1, являющийся основой для ярусно смонтированных секций 2. Каждая секция 2 содержит источники света 3 и светоотражатель 4 по ее периметру (показаны боковые отражатели 4, торцевые не показаны). Торцевые светоотражатели несъемные и выполнены из листового пластика с коэффициентом отражения 0,8 и более. Боковые светоотражатели 4 выполнены из листового пластика или светоотражающей пленки с таким же коэффициентом отражения, и каждый из них может быть удален (поднят) или установлен (опущен) независимо от других. Источники освещения 3 (от 3 до 10 штук, но чаще всего от 4 до 6) установлены в верхней части каждой секции. Светоотражатели 4 установлены с зазором 5 сверху и снизу для естественной вентиляции секций. Над источниками освещения в каждой секции установлен теплоотражающий экран 6, исключающий возможность перегрева растильни вышерасположенной секции 2. Из бака 7 насосами по шлангам 8 питательный раствор подается в коллекторы 9 каждой секции, закрепленные на полках 10. Из коллекторов 9 питательный раствор по трубкам 11 поступает в растильни 12 каждой секции 2, при этом каждая растильня 12 имеет патрубок (на чертеже не показан) для аварийного слива избытка питательного раствора. Вертикальные стойки 13 каркаса 1 снабжены регулировочными винтами 14 для обеспечения вертикального положения устройства на неровном полу. Пульт управления 15 может быть размещен на каркасе 1, но пускорегулирующая аппаратура для источников света вынесена за пределы устройства.
Устройство для выращивания растений работает следующим образом. В соответствии с формулой полезной модели устанавливают источники освещения 3, при этом конфигурацию источников освещения 3 (тип, электрическая мощность, количество в секции), обеспечивающую соответствующие параметры световой среды (средняя облученность, коэффициент равномерности освещения, спектральная плотность облученности), выбирают с учетом физиологических особенностей высаживаемой культуры.
Для высадки рассады или семян в растильни 12 помещают почвозаменитель. Патрубок для аварийного слива питательного раствора из растилен 12 должен быть открытым. Из бака 7 с помощью насосов в автоматическом или ручном режиме подают питательный раствор в коллекторы 9 и затем в отходящие от них трубки 11.
После высадки рассады растений или прорастания семян включают группу источников света 3 соответствующей секции 2 и опускают (устанавливают) боковые светоотражатели 4. При достижении растениями высоты 20÷25 см, их, при необходимости, подвязывают.