СИСТЕМА, СПОСОБ И ЖЕЛОБ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
PLANTS GROWING SYSTEM, METHOD AND CHUTE

Область техники
Изобретение относится к системе для выращивания растений. Изобретение также относится к способу для выращивания растений.
Уровень техники
В предыдущем уровне техники выращивание листовых овощей в теплицах основано на использовании, например, удлиненных труб, при этом боковая поверхность трубы снабжена отверстиями, в которых находятся сеянцы. Сеянцы растений находятся в отверстиях в трубе, каждый сеянец с комом земли, состоящим, например, из почвы. Обычно ком земли также окружен поддерживающей конструкцией, которая представляет собой, например, сетчатый горшок. Указанный горшок сделан, например, из пластмассы, но также может быть применен прессованный торф и тому подобное. Семена растений высевают в указанный горшок, который сперва наполняют, например, торфом. Торф используют в качестве растительного субстрата для семян и сеянцев. Горшки находятся в ячейках, которые переносят для проращивания, например, в камеру с подходящей температурой и условиями, благоприятными для проращивания. Ячейки представляют собой, например, короба, оборудованные полостями для горшков. После проращивания, ячейки помещают на стол для сеянцев, где сеянцы поливают сверху. После этого горшки с проросшими сеянцами извлекают из ячеек и помещают в отверстия в трубах.
Сеянец, который вырос до достаточного размера, со своим комом земли и горшком находится в трубе, отверстия которой имеют помещение для нескольких сеянцев подряд. Труба находится на культивационном столе в теплице, где сеянцу растения предоставляют возможность расти до тех пор, пока растение не будет готово к сбору. Обычно используют автоматические культивационные столы, которые автоматически обеспечивают орошение растений и перемещение трубы вперед, при этом направление движения расположено поперек продольного направления трубы. Кроме того, столы для сеянцев изменяют расстояния между трубами таким образом, что когда растение вырастает в размерах, также автоматически увеличивается расстояние между трубами. Обычно на первоначальном конце культивационного стола сеянцы находятся в трубах, при этом трубы также как можно ближе расположены друг к другу; а на завершающем конце культивационного стола растения собирают из отверстий труб, вместе с комом земли и горшком, при этом трубы отделены промежутками друг от друга. Пустые трубы переносят на первоначальный конец стола для повторного наполнения, возможно с предшествующей мойкой труб.
Труба, используемая для выращивания, представляет собой, например, трубчатую конструкцию, верхняя поверхность которой была просверлена или перфорирована для предоставления отверстий, в которые можно прочно вставлять сеянцы, вместе с комом земли, а обычно также с горшком. Корни сеянца, которые находятся в коме земли, расположены внутри трубы, в которую направляют оросительную воду. Корни сеянцев поглощают необходимую для них воду, а излишняя вода может стекать по трубе. В примере оросительную воду с питательными веществами направляют в трубу через ее первый конец, а излишняя оросительная вода вытекает из трубы через ее противоположный второй конец. Труба сделана, например, из пластмассы, с помощью применения, например, экструдирования в качестве способа изготовления.
Публикация DE 8901847 U1 представляет пример трубы, используемой для выращивания, где нижняя часть и верхняя часть трубы сделаны из двух различных деталей, которые соединены вместе. Крышка снабжена перфорированными отверстиями, в которые можно вставлять сеянец и его ком земли, а также горшок, заключающий в себя ком земли. Поперечное сечение нижней части трубы может иметь, например, форму U или форму H либо с вертикальными, либо с немного наклонными боковыми стенками. Форма дна нижней части, например, горизонтальная или имеет форму V.
Использование горшка, наполнение горшка торфом, посев семян в торф, введение горшка в процесс проращивания и перемещение из него, например, на стол для сеянцев (используя, например, ячейки, которые содержат несколько горшков во время процесса), и дальнейшее перемещение сеянца со своим горшком в отверстия трубы и на культивационный стол, и в заключение, для сбора, а также извлечение итогового растения со своим горшком из трубы, являются стадиями выращивания растений, например, в теплицах, в случае выращивания листовых овощей и особенно салата-латука. Трудно автоматизировать представленные выше стадии или сократить их количество для осуществления выращивания.
Документы GB-2026831-A, US-4476651-A и GB-1523624-A описывают удлиненные желоба или трубы с горшками для сеянцев.
Краткая сущность изобретения
В пункте 1 формулы изобретения представлена система согласно изобретению для выращивания растений. В пункте 18 формулы изобретения представлен способ согласно изобретению для выращивания растений.
Далее, кроме того, представлено решение, с помощью которого выращивание, например, листовых овощей в теплицах можно сделать значительно более простым и более эффективным. В дополнение, представленное решение предоставляет возможность автоматизации нескольких стадий выращивания.
Особым признаком решения является применение при выращивании открытого желоба, в котором находится растительный субстрат, необходимый для растения. Предпочтительно, субстрат помещают в желоб автоматически. Растение в желобе находится как в виде семени и в виде сеянца, так и в виде растения, готового к сбору, так что имеется возможность сокращения стадий ручного труда и автоматизации операций с желобами.
В варианте осуществления решения семена высевают в желоб, который снабжен растительным субстратом, необходимым для семян. Указанный желоб используется также в процессе проращивания, и сеянцу предоставляют возможность расти в нем до тех пор, пока он не будет готов к сбору. Предпочтительно, желоб открыт сверху либо полностью, либо почти полностью, так что расстояние высева между двумя семенами может быть выбрано свободно. Вследствие того, что желоб открыт сверху, в него легко можно поместить растительный субстрат, в частности также с помощью автоматизированного устройства.
В предпочтительном варианте осуществления решения субстрат представляет собой удлиненный или лентообразный элемент. Предпочтительно, чтобы предлагалось устройство, посредством которого элемент сперва формируют, а затем вставляют, опускают или бросают в желоб через открытую сторону желоба.
В варианте осуществления решения лентообразный растительный субстрат вырезают из одного или более листовых элементов, например, посредством отпиливания. Материал растительного субстрата представляет собой, например, изоляционный материал, используемый для строительной конструкции, поставляемый в виде листовых элементов и состоящий из минеральной ваты. Растительный субстрат также может состоять из почвы или торфа.
Описание чертежей
Фиг. 1 показывает поперечное сечение желоба, если смотреть на конце желоба;
Фиг. 2 показывает удлиненный желоб и его конструкцию;
Фиг. 3 показывает поперечное сечение желоба, если смотреть на конце желоба, содержащего удлиненный субстрат;
Фиг. 4 показывает один конец удлиненного желоба, содержащего удлиненный растительный субстрат;
Фиг. 5 показывает уменьшенное изображение устройства, выполненного с возможностью формирования растительных субстратов и помещения их в желоб;
Фиг. 6 показывает, если смотреть сверху, уменьшенную схему системы, которая может быть применена в теплице; а
Фиг. 7 показывает деталь системы Фиг. 6, в частности культивационный стол и устройства для манипулирования желобами.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1 показывает желоб 1 согласно представленному решению, содержащий левую боковую стенку 3 и правую боковую стенку 4, которые являются параллельными, а в данном примере также вертикальными в положении их использования. Боковые стенки отделены друг от друга промежутками, при этом они соединены дном 5, которое является горизонтальным. Дно 5 установлено на расстоянии от самых нижних концов боковых стенок, составляя форму H. Между боковыми стенками и над дном остается камера 2, причем в данное пространство помещают растительный субстрат, необходимый для растений и семян. Боковые стенки 3 и 4 также могут быть немного наклонными и наклоненными навстречу друг другу. Дно также может быть наклонным или оно имеет форму V.
Желоб 1 не имеет крышки, но для поддержки боковых стенок, субстрата, находящегося в камере или растущего растения между самыми верхними концами боковых стенок могут быть помещены такие детали, как опоры, перемычки или подпорки. Указанными деталями могут быть, например, жесткие пластины, палки или ленты. В примере указанные детали составляют крышки, которые помещают между растениями. В данном примере боковые стенки снабжены буртиками 7, простирающимися в направлении камеры 2, с обращением друг к другу. Буртик 7 находится на верхнем конце боковой стенки. Между двумя противоположными буртиками 7 может быть помещена блокирующая деталь для удерживания растительного субстрата в камере 2. Блокирующей деталью является, например, жесткая пластина, палка или полоса, помещенная на растительный субстрат.
Предпочтительно на дне камеры 2 предоставлены одна или более опор 6, прикрепленных к дну 5, с возвышением опоры над дном 5 и формированием одного или более воздушных проходов между дном 5 и растительным субстратом, причем через данные проходы также может протекать оросительная вода.
Желоб 1 предпочтительно сделан из пластмассы посредством экструзии, при этом форма поперечного сечения желоба 1, Фиг. 1, проходит непрерывно по всей длине удлиненного желоба 1, как показано на Фиг. 2. В другом примере желоб 1 сделан из алюминия посредством экструзии. Длина желоба 1 во много раз больше по сравнению с шириной его камеры 2 или высотой боковой стенки. В примере Фиг. 2 первый конец 8 желоба закрыт вертикальной крышкой 9. На конце 8 желоба может подаваться оросительная вода, протекающая через весь желоб 1 и камеру 2 и вытекающая из второго конца 7 желоба. Второй конец 7 может быть снабжен, например, углублением 10 для облегчения слива оросительной воды из желобов.
На Фиг. 3 представлено, как поверх опор 6 в камере 2 помещен растительный субстрат 11. Растительный субстрат 11 помещают или опускают в камеру 2 через открытый верх желоба 1. В данном примере ширина растительного субстрата 11 подобрана таким образом, чтобы субстрат можно было бросать на свое место между боковыми стенками сверху желоба 1 и, если необходимо, его помещают между буртиками 7. Высоту растительного субстрата 11 подбирают таким образом, чтобы субстрат находился, например, под самыми верхними концами или буртиками 7 боковых стенок.
В примере и Фиг. 4 растительный субстрат 11 представляет собой удлиненный или лентообразный элемент, сделанный из твердого пористого материала и составляющий гибкую конструкцию, которая является устойчивой, например, к изгибанию без разрыва, по меньшей мере до некоторой степени. Растительный субстрат 11 также может состоять из сворачиваемого материала, который является лентообразным и поставляется в виде рулонов. От лентообразного растительного субстрата отрезают подходящую длину и помещают в желоб 1, или в желоб 1 помещают несколько частей, которые являются более короткими, чем общая длина желоба 1. Также в желоб 1 возможно поместить друг на друга, например, два лентообразных растительных субстрата. С одной стороны желоб 1 в основном или полностью открыт (см. открытую верхнюю сторону на Фиг. 1) для того, чтобы растительный субстрат 11 или несколько растительных субстратов 11 можно было поместить в желоб со стороны направления, которое является поперечным продольному направлению желоба (то есть на Фиг. 1 сверху).
В примере с листового элемента, то есть листа 12, показанного на Фиг. 5, удаляют лентообразный элемент растительного субстрата 11, например, посредством распиливания или разрезания. Из листа 12 получают несколько лентообразных элементов для растительного субстрата 11. Предпочтительно, толщина листа 12 соответствует ширине растительного субстрата 11, Фиг. 3, а ширина или длина листа 12 соответствует длине растительного субстрата 11, показанного на Фиг. 4. Высоту или толщину растительного субстрата 11, показанного на Фиг. 3, определяют на основании разрезания листа 12. Листами 12 предпочтительно являются прямоугольные листы.
Материалом листа 12 и в связи с этим также субстрата 11 предпочтительно является минеральная вата, например каменная вата или стеклянная вата, которая известным образом используется также в качестве теплоизоляции. Материалом также может быть почва или торф.
Фиг. 5 показывает пример устройства, посредством которого автоматизируют отрезание растительного субстрата 11 от листа 12, и помещение растительного субстрата 11 в желоб 1. Посредством устройства также автоматизируют подачу пустых желобов 1 в устройство и выгрузку законченных желобов 1 из устройства.
Автоматическое устройство содержит кассету 13, в которой хранятся один или более листов 12, причем от данных листов отрезают растительные субстраты 11. В данном примере листы 12 являются вертикальными, и растительные субстраты отрезают от их нижнего края. Устройство расположено таким образом, что растительные субстраты 11 падают в открытый желоб 1 либо под действием силы тяжести, либо с внешним воздействием. Подвижное лезвие 14 разрезающего устройства отрезает от листа 12 растительные субстраты 11 необходимой толщины для направления в желоб 1.
В представленном устройстве масса листов 12 стремится двигать их вниз и преодолевая подвижные горизонтальные упорные поверхности 15 и 16. Расстояние между упорными поверхностями по существу соответствует толщине растительного субстрата 11.Упорные поверхности 15 и 16, а также лезвие 14 расположены друг за другом, при этом лезвие 14 находится между упорными поверхностями. Также желоба 11 можно подавать или помещать в устройство вручную, но предпочтительно, чтобы устройство также содержало автоматизированные элементы для подачи желоба в устройство или выгрузки желоба из устройства.
Согласно примеру Фиг. 5, а те же самые принципы также могут применяться в других примерах, представленных выше, устройство содержит рамную конструкцию или раму 21, на которой расположены различные элементы и исполнительные механизмы. Рама 21 оборудована необходимыми направляющими, исполнительными механизмами, двигателями и электронными блоками управления для осуществления передвижения устройства и синхронизации или фазировки функций. В примере движение лезвия 14 выполняют вручную, но предпочтительно, чтобы их передвижение выполнялось с помощью управляемых исполнительных механизмов. В представленном примере, на первом конце 19 рамы предоставлена кассета 18 желобов, содержащая несколько пустых желобов 1, которые выровнены рядом друг с другом.
Фиг. 6 показывает систему реализации желобов 1 для выращивания растений; в данном случае, особо необходимо упомянуть листовые овощи. Система находится в теплице 36, которая снабжена подходящими условиями для выращивания растений, особенно с точки зрения света, температуры, влаги, воздуха, орошения и питательных веществ, поглощаемых растениями. Система может быть помещена в здания теплицы, известные сами по себе, и частично также в непосредственной близости от них.
Предпочтительно в системе также применяются культивационные столы, известные сами по себе. Предпочтительно они представляют собой культивационные столы, которые автоматически обеспечивают орошение растений и перемещение растения вперед, а также изменение расстояния между растениями таким образом, что когда растения увеличиваются в размерах, разделяющее их пространство также автоматически увеличивается. Культивационные столы предыдущего уровня техники передвигают трубы, верхняя поверхность которых снабжена вырезанным или перфорированным отверстием для кома земли и горшка растения. Желоба согласно новому решению, открытые сверху, выполнены с возможностью иметь такую конструкцию, чтобы они подходили для использования на указанных культивационных столах.
Желоб согласно новому решению обладает преимуществами перед предыдущими решениями. Конструкция желоба, открытая сверху, предоставляет возможность, чтобы расстояние между семенами можно было выбирать более свободно, в зависимости от растений. Для выращивания трубы предыдущего уровня техники были снабжены отверстиями, которые определяли расстояние между сеянцами. Ранее, трубы также не использовали для посева семян, но в отверстия в трубе переносили только проросшие сеянцы с комом земли и горшком. Благодаря открытой конструкции желоб можно сделать более узким, чем указанные трубы, так чтобы особенно на начальном конце культивационного стола, желоба можно было располагать более плотно и эффективно. С желобом согласно новому решению значительно уменьшается количество стадий перегрузки, потому что один и тот же желоб используется также для посева семян, на стадии проращивания и для выращивания сеянца. Желоб согласно новому решению также подходит для автоматической обработки.
Система согласно представленному примеру содержит один или более культивационных столов 22, на которых расположены желоба 1. На культивационном столе 22, желоба 1 выровнены друг за другом, и расположены поперек (предпочтительно перпендикулярно) направлению их перемещения. Предпочтительно, культивационные столы 22 автоматически обеспечивают перемещение желобов 1 от первоначального конца 26 стола до завершающего конца 25 стола, но также культивационный стол может быть один, на котором перемещения выполняют вручную и который образует опору или конструкцию для поддерживания желобов. Культивационный стол 22 может содержать необходимые трубопроводные системы и устройства для подачи в желоба оросительной воды и, если необходимо, также средство для приема излишней воды из желобов. На первоначальном конце 26 стола желоба находятся рядом друг с другом, а на завершающем конце 25 стола, желоба отделены промежутками друг от друга, потому что растениям нужно больше пространства, чем на первоначальном конце 26.
Желоба, в которых семена уже были посеяны, находятся на первоначальном конце 26 стола. Камера 23 проращивания, которая находится над культивационным столом 22 и желобами, также расположена на первоначальном конце и при необходимости соединена с конструкцией культивационного стола. Камера 23 проращивания простирается поверх нескольких желобов и закрывает их. Камера 23 проращивания может содержать необходимые средства и устройства для обеспечения камеры проращивания условиями, благоприятными для проращивания семян, особенно с точки зрения влаги и температуры. Камера 23 проращивания также может представлять собой стационарный или временный экран или крышку, например пластмассовую крышку, расположенную на желобах. Предпочтительно, чтобы размеры камеры проращивания можно было изменять.
Посредством желобов проросшие семена постепенно перемещают из камеры проращивания, а сеянцы, пока они перемещаются в направлении завершающего конца 25 стола, продолжают расти. Предпочтительно, после камеры 23 проращивания сеянцы также поливают сверху, например, посредством разбрызгивания, распыления или опрыскивания. Средство и устройства 24, необходимые для орошения сеянцев, помещают над культивационным столом 22, по меньшей мере на первоначальном конце 26 стола. Предпочтительно, устройствами 24 можно управлять таким образом, чтобы можно было изменять размеры орошаемой площади.
В примере, представленном на Фиг. 6 и 7, система также содержит средство 28 перемещения, посредством которого желоб 1 может быть извлечен с культивационного стола 22 и перемещен в желательное положение или место. Предпочтительно, чтобы был предоставлен ленточный конвейер, который также обладает подъемным движением для подъема желоба с культивационного стола 22. В другом варианте на конце культивационного стола предоставлено устройство подъема для перемещения желоба на устройство 28 перемещения. В третьем варианте культивационный стол 22 снабжен движением подъема или опускания для перемещения желоба на устройство 28 перемещения. Устройства 28 перемещения могут быть частью конструкции завершающего конца 25 стола.
Система также содержит средство 27 перемещения, посредством которого желоб 1 может быть перенесен на культивационный стол и установлен на культивационном столе 22. Предпочтительно, чтобы был предоставлен ленточный конвейер, который также обладает опускающим движением для опускания желоба на культивационный стол 22. В другом варианте на конце культивационного стола предоставлено подъемное устройство для перемещения желоба из устройства 27 перемещения на культивационный стол 22. В третьем варианте культивационный стол 22 снабжен поднимающим или опускающим движением для перемещения желоба из устройства 27 перемещения на культивационный стол. Устройства 27 перемещения могут являться частью конструкции первоначального конца 26 стола.
Предпочтительно устройства 27 перемещения двух или более смежных культивационных столов 22 расположены друг за другом, при этом желоб перемещается по существу поперек продольного направления культивационного стола. Желоб перемещается на желательный культивационный стол 22 посредством устройств 27 перемещения одного или более других культивационных столов 22.
Предпочтительно также расположены друг за другом устройства 28 перемещения двух или более смежных культивационных столов 22, при этом желоб перемещается по существу поперек продольного направления культивационного стола. Желоб перемещается с культивационного стола 22 таким образом, чтобы перемещаться посредством устройств 28 перемещения одного или более других культивационных столов 22 в желательное положение или место. Устройствами 27, 28 перемещения предпочтительно являются удлиненные конвейеры, например ленточные конвейеры.
Система также содержит рабочую станцию 30, на которой взрослые растения собирают из желобов и, если необходимо, также упаковывают, предпочтительно без корней. Растения вырезают из растительного субстрата, в котором остаются корни растений. Операция, как правило, проделывается вручную, но посредством различных устройств возможна по меньшей мере частичная автоматизация для вырезания и сбора растений.
На рабочей станции 31 старый растительный субстрат извлекают из желобов и собирают для дальнейшей переработки. Опорожнение предпочтительно проделывают с помощью машины, например за счет переворачивания желоба вверх ногами. Отделение растительного субстрата можно облегчить за счет сотрясания, чистки щеткой, водяных струй, воздушных продувок или всасывания или за счет отскребания, и с помощью устройства применяется комбинация данных способов. Операция на рабочей станции 31 также может выполняться вручную и быть основана на использовании различных инструментов.
Мойку и чистку желобов выполняют в отдельной рабочей станции 32, или функции мойки объединяют на рабочей станции 31. Мойку и чистку можно сделать более интенсивной за счет чистки щеткой, водяных струй, воздушных продувок или всасывания, и с помощью устройства может быть применена любая комбинация данных способов. Операция на рабочей станции 32 также может выполняться вручную и быть основана на использовании различных инструментов.
На рабочей станции 33 в желоб помещают новый растительный субстрат. На станции 33 есть возможность применять, например, устройство, представленное на Фиг. 5, работой которого управляют вручную или автоматизируют по меньшей мере некоторые функции. Работа на станции 33 также может выполняться вручную и быть основана на использовании различных инструментов. Материал растительного субстрата находится в виде либо листового элемента, либо рулона. Предпочтительно растительный субстрат отрезают от листового элемента либо вручную, либо с помощью машины, которая предоставляет несколько растительных субстратов. Если необходимо, от поставщика получают готовые к использованию растительные субстраты.
На рабочей станции 34 семена высевают непосредственно в растительный субстрат в желобе. Работа на станции 34 также может выполняться вручную и быть основана на использовании различных инструментов или высевающих устройств. Предпочтительно высевающее устройство является автоматическим и для направления семян в субстрат использует, например, разрежение и/или находящийся под давлением воздух.
Между рабочими станциями и в желательных местах на первоначальном конце и завершающем конце культивационного стола предоставлено необходимое количество устройств перемещения, например конвейеров для перемещения желоба к рабочей станции и из нее. Фиг. 7 показывает, например, поворотные конвейеры 29 и 35, которые поворачивают желоб в желательное положение и подают его вперед. Пространство, требующееся системе, сделано как можно более маленьким, когда желоб перемещается в продольном направлении, например, от завершающего конца 25 стола к первоначальному концу 26 стола. Также на рабочих станциях неизменным остается положение желоба параллельно продольному направлению культивационного стола. Если необходимо, например, между рабочими станциями желоб перемещается в боковом направлении, но предпочтительно, чтобы его ориентация не изменялась. Между рабочими станциями могут быть предусмотрены буферные хранилища для хранения нескольких желобов рядом друг с другом. Если направления культивационных столов изменяются или имеется необходимость в повороте желоба на 180°, направлением желобов управляют с помощью ковшовых конвейеров с опрокидными ковшами.
В системе имеется возможность осуществления либо всех, либо части представленных выше функций. Циркуляция желобов в системе предпочтительно непрерывная. Станциями и устройствами можно управлять вручную или автоматически, но предпочтительно, чтобы работа была либо полностью, либо почти полностью автоматической, и например, вручную выполнялось только отрезание растений от растительного субстрата.
При осуществлении системы, есть возможность применения электронных, пневматических или гидравлических исполнительных механизмов и, если необходимо, также программируемых устройств управления, которые получают информацию, например посредством датчиков или переключателей, о состоянии устройств и управляют исполнительными механизмами предварительно заданным способом. Данные устройства не будут объясняться более подробно, потому что их выбор, сборка и размещение и так являются очевидными. Представленное выше описание предоставляет достаточные инструкции для реализации различных функций устройств таким образом, чтобы квалифицированный специалист в данной области смог реализовать их и сделать более конкретный выбор, например, исполнительных механизмов и управления или устройств управления, необходимых для них.
Изобретение не ограничено только представленными выше примерами, альтернативными вариантами или вариантами осуществления, но оно также может быть применено в рамках технических признаков приложенной формулы изобретения.