УКРЫТИЕ ЭКРАННОГО ТИПА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ОТКРЫТОМ ГРУНТЕ
SCREEN TYPE SHELTER FOR THE PLANTS CULTIVATION IN THE OPEN GROUND

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для защиты растений от неблагоприятных воздействий внешней среды, и может быть использовано при выращивании теплолюбивых овощных культур, например, томатов, перца, баклажанов, в открытом грунте.
Известно устройство для выращивания теплолюбивых овощных культур в условиях открытого грунта (Патент РФ на изобретение №2479986, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 27 апреля 2013 г.), содержащее защитные экраны и вертикальные опорные стойки, отличающееся тем, что защитные экраны установлены на вертикальных опорных стойках и выполнены в виде единой профилированной поверхности из светопроницаемого материала, жестко закрепленной на каркасе из профильных дуг и ригелей. Экраны устанавливаются на соседних рядках зеркально внутренними поверхностями, а между верхними кромками экранов имеется технологический проход. При этом они образуют конструкцию защитного укрытия, обеспечивающую за счет зеркального расположения экранов накопление дополнительных активных температур под экранами в зоне расположения растений. Конструкция позволяет обеспечить защиту растений от ливневых дождей, града, эффективно использовать естественные осадки и сельскохозяйственную технику для полива, обеспечить условия механизации некоторых работ при выращивании овощных культур в укрытиях.
Недостатком описанного устройства является отсутствие торцевого ограждения, что снижает его эффективность в условиях низкой солнечной инсоляции (в пасмурную погоду и в ночное время), а также при сильном ветре вдоль продольной оси укрытий.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству (принятым за прототип), является устройство для выращивания растений в открытом грунте (Патент РФ на полезную модель №167703, зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 января 2017 г.), содержащее защитные экраны, закрепленные на каркасе из профильных дуг и ригелей и попарно установленные таким образом, что между экранами формируется технологический проход, отличающееся тем, что оно снабжено торцевым ограждением, состоящим из ограждений торцов экранов и ограждения технологического прохода, при этом ограждения торцов экранов жестко связаны с профильными дугами каркаса, а ограждение технологического прохода установлено между ограждениями торцов с возможностью образования прохода между ними.
Для обеспечения дополнительной вентиляции, ограждение технологического прохода открывают на необходимую величину, например, повернув дверку на некоторый угол (вручную), что не обеспечивает достаточную оперативность управления температурным режимом в условиях быстрого изменения внешних факторов. Кроме того, жесткая связь торцевого ограждения с каркасом укрытия требует значительных затрат времени на монтажно-демонтажные работы при работах, связанных с необходимостью снятия торцевого ограждения (обработка почвы, междурядная обработка), а жесткое крепление защитных экранов на каркасе повышает трудоемкость монтажно-демонтажных работ.
Задачей заявляемого решения является снижение трудоемкости монтажно-демонтажных работ и повышение эффективности торцевой вентиляции в зависимости от изменения температуры воздуха в зоне растений.
Поставленная задача решается тем, что устройство для выращивания растений в открытом грунте, содержащее защитные экраны, закрепленные на каркасе из профильных дуг и ригелей, и торцевые ограждения, состоящие из ограждений торцов экранов и ограждения технологического прохода, согласно изобретению, дополнительно снабжено основаниями и опорными балками, ограждения торцов установлены шарнирно с возможностью поворота относительно каркаса вокруг горизонтальной оси, защитные экраны на каркасе установлены свободно, а ограждения технологического прохода дополнительно оборудованы вентиляционными форточками с механизмами автоматического их открытия, при этом ограждения торцов экранов шарнирно соединены с опорными балками, опорные балки жестко связаны с ригелями каркаса, а защитные экраны (например, листы сотового поликарбоната) свободно устанавливаются относительно каркаса и фиксируются верхней кромкой листа - кронштейнами и верхними ригелями, а нижней кромкой листа - направляющими и нижним ригелем, для чего, профильные дуги снабжены кронштейнами, а нижние ригеля направляющими и монтажными пластинами со штырями-фиксаторами.
Для оперативного перевода торцевого ограждения в открытое положение ограждение торцов экранов шарнирно связано с опорной балкой с возможностью поворота относительно каркаса вокруг горизонтальной оси (на 270°), а опорная балка жестко соединена с ригелями каркаса укрытия, при этом ограждение технологического прохода предварительно снимается.
Для прохода обслуживающего персонала во время выполнения работ по уходу за растениями и сбору готовой продукции при закрытом торцевом ограждении, ограждение технологического прохода шарнирно связано с рамкой ограждения торцов защитных экранов с возможностью поворота на 180° относительно вертикальной оси крепления.
Для оперативного управлением вентиляцией укрытия в зависимости от изменения температуры в зоне растений вентиляционные форточки шарнирно закреплены в верхней части ограждений технологического прохода и снабжены автоматическими механизмами их открывания с возможностью поворота форточек (до 60°) относительно горизонтальной оси их крепления.
Для снижения трудоемкости работ, связанных с установкой и снятием защитных экранов (например, листов сотового поликарбоната), на профильных дугах дополнительно выполнены кронштейны, а на нижних ригелях - направляющие, при этом листы устанавливают на каркас и фиксируются верхней кромкой листа - кронштейнами и верхними ригелями, а нижней кромкой листа - направляющими и нижним ригелем.
Для ускорения монтажно-демонтажных работ в конструкцию укрытия введены основания, выполненные в виде профильных опорных пластин, на верхней стороне которых закреплены стаканы для установки профильных дуг, боковины пластин отогнуты вниз для начальной фиксации конструкции на почве, а на концах опорных пластин выполнены технологические отверстия для связи с опорными балками и нижними ригелями.
Для облегчения монтажа и обеспечения жесткости укрытия кронштейны профильных дуг снабжены соединительными стаканами, а верхние ригеля через соединительные стаканы профильных дуг связаны с опорными балками, при этом опорные балки, в свою очередь, через технологические отверстия опорных пластин посредством штырей-фиксаторов связаны с нижним ригелем и почвой.
Для повышения устойчивости укрытия от ветровых нагрузок в центре опорных пластин выполнены специальные монтажные отверстия, через которые длинными крепежными штырями с заостренными наконечниками производится окончательная фиксация укрытия в почве после его сборки.
Введение в конструкцию укрытия оснований и опорных балок снижает трудоемкость сборки каркаса укрытия, повышает устойчивость конструкции и обеспечивает возможность оперативного открытия ограждений торцов экранов. Поворотная конструкция ограждения торцов защитных экранов и наличие съемного ограждения технологического прохода обеспечивают полное открытие торцевого ограждения, что создает необходимые условия механизации некоторых технологических операций (предпосадочная обработка почвы, внесение удобрений, междурядная обработка) в пространстве между экранами, снижает затраты времени на операцию открытия-закрытия торцевого ограждения.
Введение в конструкцию ограждений технологического прохода вентиляционных форточек с автоматическим механизмом их открытия обеспечивает при закрытом торцевом ограждении оперативное управление режимом вентиляции в зависимости от изменения температуры воздуха в зоне растений.
Введение в конструкцию оснований, выполненных в виде профильных опорных пластин с монтажными стаканами и технологическими отверстиями, облегчает расстановку конструкции на участке, монтаж профильных дуг и ригелей каркаса, обеспечивает через опорную балку жесткость связи каркаса укрытия и торцевого ограждения.
Введение в конструкцию профильных дуг кронштейнов с соединительными стаканами, а в конструкцию нижних продольных ригелей монтажных пластин со штырями-фиксаторами и направляющих обеспечивает снижение трудоемкости монтажно-демонтажных работ при сборке конструкции укрытия и установке и снятии защитных экранов (листов сотового поликарбоната).
Ведение в конструкцию оснований монтажных отверстий и применение длинных (крепежных) штырей с заостренными наконечниками повышает в целом устойчивость укрытия в условиях сильных ветровых нагрузок.
На фиг. 1 представлен общий вид защитного укрытия экранного типа с торцевым ограждением в закрытом положении, на фиг. 2 - общий вид защитного укрытия с открытым торцевым ограждением (ограждение торцов экранов повернуто на 270° относительно исходного состояния и уложено на каркас, ограждение технологического прохода снято).
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - экран (лист сотового поликарбоната); 2 - профильная дуга, 3 - ригель верхний, 4 - ригель нижний, 5 - ограждение торцов экрана; 6 - ограждение технологического прохода; 7 - опорная стойка; 8 - основание; 9 - стакан; 10 - кронштейн; 11 - направляющая; 12 - штырь-фиксатор монтажной пластины; 13 - штырь крепежный; 14 - балка опорной стойки; 15 - шарнир; 16 - штырь-фиксатор опорной стойки; 17 - шарнир калитки; 18 - форточка.
Заявленная конструкция (фиг. 1, фиг. 2) имеет защитные экраны 1, размещенные на каркасе из профильных дуг 2, верхних 3 и нижних 4 ригелей, торцевые ограждения, состоящие из ограждений торцов экранов 5 и ограждений технологического прохода 6, опорных стоек 7 и оснований 8.
Основания 8 выполнены в виде профильных опорных пластин, на которых выполнены стаканы 9 для быстрой установки в них профильных дуг 2. В пластинах оснований 8 также выполнены монтажные отверстия (на рисунке не показаны) для монтажа опорных стоек 7 и нижних ригелей 4. Отогнутые кромки пластин оснований 8 служат для обеспечения жесткости и первичной фиксации пластины на почве в процессе монтажа укрытия.
Профильные дуги 2 свободно устанавливаются в стаканы 9 оснований и соединяются с противоположными профильными дугами верхними ригелями 3, свободно монтируемыми и фиксируемыми резьбовыми зажимами на соединительных пальцах кронштейнов 10, жестко закрепленных болтовым соединением на верхней части профильных дуг 2. На нижнем ригеле 4 жестко закреплены направляющие 11 для установки экранов 1 и монтажные пластины со штырями-фиксаторами 12, которыми нижние ригеля 4 через концевые монтажные отверстия в пластинах оснований 8 соединяются с противоположными основаниями секции. Через центральное монтажное отверстие собранный каркас специальным крепежным штырем 13 закрепляется на почве.
Опорные стойки 7 выполнены (в данном примере) для большей устойчивости в виде рамки (покрытой листом из сотового поликарбоната) с балкой 14, на которой закреплены проушины шарниров 15 для монтажа ограждения торцов экранов и соединительные стаканы (на рисунке не показано) для крепления (через пальцы кронштейнов 10) с верхними ригелями 3. В основании рамки опорной стойки 7 закреплены штыри-фиксаторы 16 для соединения опорной стойки 7 через монтажные отверстия опорных пластин оснований 8 с нижним ригелем 4 при монтаже каркаса секции.
Защитные экраны 1, выполненные в виде листов из сотового поликарбоната, устанавливаются верхней кромкой листа в пазухи кронштейнов 10, а нижней - в паз между стаканами 9 и крепежными штырями 13, и фиксируются верхней кромкой листа - кронштейнами 10 и верхними ригелями 3, а нижней кромкой листа - направляющими 11 и нижним ригелем 4.
Ограждение торцов защитных экранов 5 выполнено в виде рамки (в данном примере сдвоенной) с листами из сотового поликарбоната и шарнирами 15 связано с балкой 14 опорной стойки 7 с возможностью поворота относительно каркаса в вертикальной плоскости на 270°.
Ограждение технологического прохода 6 выполнено в виде калитки со светопроницаемой поверхностью из сотового поликарбоната, соединенной с помощью шарниров 17 с ограждением торцов экранов 5, что обеспечивает возможность поворота ограждения технологического прохода 6 на 180° относительно вертикальной оси крепления и быстроту демонтажа.
На верхней части калитки технологического ограждения 6 шарнирно закреплена форточка 18 со светопроницаемой поверхностью из сотового поликарбоната с механизмом автоматического открытия (на рис. не показано), выполненным, например, в виде гидроцилиндра.
Конструкция секции укрытия обеспечивает устойчивость сооружения в целом, возможность быстрой сборки самого каркаса и крепления защитных экранов. Путем стыковки секций по длине и ширине можно составить модуль защитных экранов заданной площади, при этом состыкованные по ширине секции формируют балками опорных стоек зазор между зеркально установленными листами экранов, образуя технологический проход, закрываемый ограждением технологического прохода в виде калитки с форточкой. Стыковка секций по длине осуществляется верхними ригелями через соединительные пальцы кронштейнов профильных дуг, а нижними ригелями - монтажными пластинами со штырями-фиксаторами. Связь секций между собой увеличивает устойчивость конструкции.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой укрытия на поле выполняют основную обработку почвы. Укрытие монтируют в следующей последовательности. На почву согласно разметке устанавливают основания 8, которые соединяют между собой нижними ригелями 4 и фиксируются в почве через монтажные отверстия (на рисунке не показано) оснований 8 штырями-фиксаторами 12. Этим обеспечивается быстрая установка оснований 8 по заданной схеме и их фиксация от случайных смещений. Окончательное крепление оснований 8 к почве производится после сборки каркаса крепежными штырями 13 с заостренными концами, пропускаемыми через центральное монтажное отверстие (на рисунке не показано), выполненное в основании 8. В стаканы 9 оснований 8 основаниями свободно устанавливаются профильные дуги 2, которые затем соединяются с соседними профильными дугами верхними ригелями 3, устанавливаемыми и фиксируемые резьбовыми зажимами в соединительных стаканах кронштейнов 10, закрепленных болтовым соединением на верхнем участке профильных дугах 2.
Защитные экраны 1, выполненные в виде листов из сотового поликарбоната, устанавливаются нижней кромкой листа в паз между стаканами 9 и крепежными штырями 13, а верхней кромкой листа, при изгибе, в пазухи кронштейнов 10. При этом верхняя кромка листа фиксируется кронштейнами 10 и верхними ригелями 3, нижняя кромка листа - направляющими 11 и нижним ригелем 4. Нижняя часть листа 1, находясь в зазоре между крепежными штырями 13 и стаканами 9 и направляющими 11, образует прямолинейный участок, а верхняя часть листа 1 за счет упругости материала изгибается и образует относительно профильных дуг 2 криволинейный участок защитного экрана. Таким образом, лист 1 быстро монтируется и надежно фиксируется между верхними 3 и нижними 4 ригелями, кронштейнами 5 и основаниями 7. Дополнительного крепежа для фиксации листа 1 не требуется, поэтому такой способ его крепления обеспечивает возможность легко и быстро монтировать и демонтировать защитные экраны. При этом радиус криволинейной части защитного экрана зависит лишь от размеров листа 1.
После сборки каркаса укрытия на нем ведется сборка торцевого ограждения. Опорная стойка 7 устанавливается на основание 8 таким образом, что штыри-фиксаторы 16 опорной стойки 7, проходя через монтажные отверстия (на рисунке не показаны) в основании 8, образуют жесткую связь с нижним ригелем 4 и дополнительно фиксируются почвой, а соединительные стаканы (на рисунке не показано) балки 14 опорной стойки 7 свободно надеваются на пальцы кронштейнов 10, закрепленных на профильных дугах 2, и фиксируются резьбовым соединением, обеспечивая жесткую связь опорной стойки 7 с верхними ригелями 3.
К балке 14 опорной стойки 7 шарнирами 15 крепятся ограждения торцов защитных экранов 5. Поворотом рамки ограждения торцов 5 на 270° в шарнирах 15 ограждение торцов экранов 5 поднимается наверх каркаса и открывает проход для мотоблока и других технических средств, а под укрытием проводят предпосадочную обработку почвы (например, мотоблоком типа «Агро» с навесной фрезой с боковым выносом фрезбарабана) и посадку рассады (вручную). После этого ограждения торцов экранов 5 вновь переводят в закрытое положение и монтируют на них с помощью шарниров 17 съемное ограждение технологического прохода 6, выполненное в виде калитки с форточкой 18. Управление форточкой осуществляется известными техническими средствами, например, садовым гидроцилиндром, устанавливаемым на кронштейне (на рисунке не показано) и шарнирно связанным с калиткой и форточкой. При увеличении температуры воздуха внутри укрытия шток гидроцилиндра выходит из корпуса и поворачивает форточку относительно шарнира, обеспечивая вентиляцию. При снижении температуры происходит обратный процесс, за счет чего осуществляется оперативное управление открытием вентиляции в зависимости от температуры воздуха внутри укрытия.
Для прохода обслуживающего персонала внутрь укрытия при закрытом торцевом ограждении для выполнения операций по уходу за растениями и сбору готовой продукции калитку ограждения технологического прохода открывают, повернув ее относительно вертикальной оси одного из шарниров 17.
Использование заявляемого изобретения позволяет обеспечить оперативное управление режима вентиляции, что особенно важно для зон с недостаточной теплообеспеченностью (в условиях низкой солнечной инсоляции) и нестабильностью температуры воздуха в зоне растений. Эксперименты, выполненные в СибИМЭ СФНЦА РАН, показали, что управление вентиляцией в режиме реального времени в сложных условиях вегетации 2014 года позволило исключить перегрев растений в жаркий период лета и уберечь растения (в ночь с 4-го на 5-е сентября) от кратковременного заморозка интенсивностью до -3°С, что в итоге обеспечило почти двойной рост урожая по сравнению с открытым грунтом.
По данным хронометража, выполненного в ходе экспериментальных исследований в полевых условиях, трудоемкость монтажно-демонтажных работ снижена на порядок по сравнению с базовой конструкцией.