УСТАНОВКА ГИДРОПОННАЯ КАРУСЕЛЬНОГО ТИПА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно оборудованию для выращивания растений на гидропонной основе в теплицах, жилых и производственных помещениях в условиях ограниченного пространства для выращивания, таких, например, как подсобные помещения предприятий общественного питания.
Широко известны гидропонные установки с системами перемещения лотков с высаженными растениями. Например, в патенте РФ на полезную модель №167134 (опубл. 20.12.2016 г.) раскрыта установка для гидропонного выращивания растений путем периодического перемещения вегетационных лотков в вертикальной плоскости, что обеспечивает временное погружение корневой системы растений в питательный раствор с последующим извлечением из него, чередуя оптимальный режим «питания» и «дыхания». В данной полезной модели предусмотрен подъемно-опускающий механизм пневматического, или гидравлического, или электромеханического типа, предполагающий внешний источник питания для приведения системы в движение, что требует установки энергоемкого оборудования для работы приводов.
Известна установка для подвесных систем возделывания культур по патенту РФ на изобретение 2755062 (опубл. 13.09.2021 г.). Согласно изобретению установка состоит из общей опорной конструкции, сделанной из подпорок, стержней, ферм, балок, и т.д., с той особенностью, что они включают в себя множество трубопроводов, в которых выращиваемые растения будут находиться, и где эти трубопроводы подвешены на своих концах соответствующими парами стальных тросов, которые своими верхними концами связаны с вращающимися валами, так что прикрепление или размещение этих подвесных тросов на вращающихся валах приведет к созданию пар трубопроводов, которые будут одновременно подниматься и опускаться, что означает, что пара трубопроводов, а, следовательно, связанные с ними растения, будут подниматься по направлению, в котором валы вращаются, и напротив, другая пара трубопроводов, а следовательно, и содержащиеся в них растения будут одновременно опускаться, что дает возможность выращивать растения с различными скоростями их роста и размещать их на различной высоте, в зависимости от размера растений, условий освещенности, температуры, влажности, и т.д., и места, в котором находится установка. Недостатком данной системы является общая сложность конструкции, которая требует привлечения специалистов по автоматизации управления и техническому обслуживанию сложных механических устройств.
Развитие уровня техники также направлено на технологии, которые позволяют эффективно использовать пространство для выращивания всех типов растений, что обеспечивает сокращение требуемых площадей для выращивания растений.
Известны установки, например, по АС СССР №1639528 (опубл. 07.04.1991 г.) и по патенту на РФ полезную модель №61083 (опубл. 27.02.2007 г.). Обе известные установки содержит самодвижущийся вертикальный замкнутый конвейер в виде носителя с вегетационными устройствами, размещенный внутри кожуха. Имеется калорифер и кольцевое устройство для полива растений. С целью увеличения производительности нисходящий участок вертикального конвейера выполнен спиралеобразным, а восходящий - наклонным, при этом носитель выполнен в виде трубы с параллельным пазом, в котором с возможностью перемещения установлены шары с подвешенными на них вегетационными устройствами, причем последние соединены между собой гибкой связью с равномерным шагом. Недостатком известных устройств является сложность и габариты конструкции, которые не позволяют использовать ее в небольших помещениях.
Известно (АС СССР №1063344, опубл. 03.06.81 г.) устройство для выращивания растений в подвальном или подсобном помещении жилого или производственного здания, содержащее вертикальный конвейер со стеллажами для семян, ванночки для питательного раствора и источники света. Для обеспечения равномерности полива в устройство включен дополнительный вертикальный конвейер, при этом ванночки подвешены на дополнительном вертикальном конвейере с возможностью взаимодействия вертикальных его ветвей со стеллажами для семян другого конвейера, причем конвейеры синхронизированы по скорости. Недостатком данной установки является сложность конструкции и управления.
Известно устройство для выращивания растений в подвальном или подсобном помещении жилого или производственного здания по патенту РФ на изобретение №2101930 (опубл. 20.01.1998 г.), которое содержит один или несколько бесконечных тяговых элементов в виде цепных конвейеров с параллельно расположенными ветвями. Две соседние ветви расположены с возможностью перемещения в противоположные стороны. Между ветвями расположены источники света. На тяговых элементах расположены лотки для растений. Высаживание растений производят в емкости, размещенные в местах схода ветвей конвейера со звездочек, а сбор урожая - в местах входа на них. Время перемещения каждой емкости равно циклу выращивания растений. Емкость для выращивания растений содержит сосуд с держателями для растений, резервуар для питательного раствора, дно которого расположено ниже дна сосуда, воздушную магистраль повышенного давления. Недостатком известного устройства является то, что время перемещения каждой емкости равно циклу выращивания растений, причем во всем этом цикле освещение и полив одинаковые, т.е. система пригодна для выращивания растений только с коротким вегетационным периодом, что ограничивает ее применение.
Известна автоматическая система гидропоники по патенту KR 20160131522 (опубл. 15.11.2016 г.) Посредством горизонтального связывания множества сосудов для культивирования по горизонтали и с помощью круговой передаточной цепи можно перемещать большое количество сосудов для культивирования по горизонтали и вертикали в корпусе для выращивания, а также регулировку наклона сосуда для культивирования, чтобы облегчить разделение сосуда для культивирования и сбор урожая. Устройство сконструировано и оснащено катящим колесом, направленным вниз под углом 45 градусов, так что угол наклона можно легко получить в желаемом направлении. Подобная система является сложной в управлении и требует привлечения специалистов по автоматизации управления и техническому обслуживанию сложных механических устройств.
Известна вращающаяся вертикальная система и способ выращивания растений по патенту ЕР 2600708 В1 (опубл. 26.10.2016 г.), содержащая раму; приводной механизм, соединенный с рамой; и множество полочных лотков, соединенных с приводным механизмом, каждый из полочных лотков способен поддерживать, по меньшей мере, одно растение; при этом приводной механизм выполнен с возможностью вращения множества лотков для полок. При этом приводной механизм содержит водяное приводное колесо, сконфигурированное с возможностью вращения водой из источника воды, чтобы вращать указанное множество стеллажных поддонов; а также, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для подачи воды из источника воды, по меньшей мере, к одному растению при их вращении. Также известна ротационная многоступенчатая полная система, объединенная природной энергией, многофункциональный гидропонный культурный аппарат по заявке JP 2009060813 A (опубл. 26.03.2009 г.). Установка для гидропонного культивирования снабжена бесконечными цепями с обеих сторон, множеством ящиков для полок с циркуляцией питательного раствора в зависимости от назначения, подвешенным между ними, многоступенчатой системой вращения. Установка также включает систему энергообеспечения, использующую энергию ветра, воды или солнечную энергию. Многоступенчатое высотное гидропонное оборудование обеспечивает увеличение урожайности при небольших площадях участка, позволяет избежать использования коммерческой энергии, а также позволяет снизить экологический ущерб благодаря долгосрочному использованию оборудования для гидропоники. Подобные системы являются сложными в управлении, и также требуют соответствующей квалификации обслуживающего персонала и пригодны для использования только на крупных агропредприятиях.
Ближайшим аналогом разработанной установки гидропонной карусельного типа является система стеллажей по патенту US 10736283 (опубл. 11.08.2020 г.), размещенных на вращающейся стойке, которая содержит: раму; множество поддонов для размещения растений, выстроенных вокруг рамы, причем каждый поддон вмещает, по меньшей мере, одно растение; замкнутую цепь, к которой присоединены поддоны; накопитель для жидкости; приводной механизм, сконфигурированный для приведения в действие цепи. В ближайшем аналоге, кроме того, включена система подачи жидкости к вращающейся стеллажной системе, при этом система подачи жидкости обеспечивает орошение растений на стеллажах, а также подает воду для работы приводного механизма. При работе системы осуществляется вращение поддонов по сторонам рамы с помощью приводного механизма и орошение, по меньшей мере, одного поддона через систему подачи жидкости.
Однако, ближайший аналог, также, как и другие известные, является сложным в управлении и требует соответствующей квалификации обслуживающего персонала. Высота конструкции рамы делает систему непригодной для использования в небольших помещениях таких, например, как подсобные помещения предприятий общественного питания. Также наличие приводных устройств требует подключения силовых электрических сетей, подачи топлива или отдельной системы водяного привода, что повышает требования к помещениям для работы системы.
Таким образом, задачей, на решение которой направлена разработанная полезная модель, является приспособление установки гидропонной карусельного типа к условиям применения в небольших помещениях, таких, например, как подсобные помещения предприятий общественного питания, где затруднительно и экономически неоправданно устанавливать энергоемкое оборудование для работы мощных приводов, а также отсутствуют специалисты по автоматизации управления и техническому обслуживанию сложных механических устройств.
Технической проблемой, на решение которой направлена разработанная полезная модель, является создание компактной установки упрощенной конструкции со сниженным потреблением энергии, регулирование функционирования которой возможно осуществлять вручную.
Технический результат, на достижение которого направлена разработанная полезная модель, заключается в упрощении конструкции установки гидропонной карусельного типа за счет исключения движущих конвейер приводов и технически сложных систем управления.
Технический результат достигается тем, что разработанная установка гидропонная карусельного типа, также как ближайший аналог, содержит раму, систему подачи жидкости с трубопроводом и накопителем для жидкости, а также множество выстроенных вокруг рамы поддонов для размещения растений. По боковым сторонам рамы на ней размещены первая и вторая замкнутые цепи, к которым присоединены поддоны своими первой и второй короткими сторонами. Предусматривается, что цепи вместе с поддонами имеют возможность перемещаться по первой стороне рамы вниз, а по второй стороне рамы вверх.
Новым в разработанной установке гидропонной карусельного типа является то, что трубопровод одним концом соединен с накопителем, а другим концом подведен к первой стороне рамы на высоте не ниже второго снизу поддона, накопитель установлен непосредственно под поддонами с первой стороны рамы. В дне поддонов выполнены отверстия, при этом каждое отверстие снабжено клапаном, открывание которого предусмотрено при перемещении поддона над накопителем.
В частном случае выполнения установки гидропонной карусельного типа поддоны выполнены каждый с более, чем одним отверстием.
Цепи, размещенные по обеим боковым сторонам рамы и несущие поддоны для размещения растений, являются основой вертикального конвейера, движение которого обеспечивается за счет разницы веса жидкости в поддонах с противоположных сторон рамы по принципу работы водяного колеса. Установка выполнена без применения сложной техники, не содержит приводов и не требует, таким образом, силовых электрических сетей или подачи топлива, что снижает требования к помещениям для работы установки. Упрощение управлением движением поддонов снижает требования к квалификации обслуживающего персонала, что расширяет сферу применения разработанной полезной модели.
На фиг. 1 приведен вид сбоку возможной реализации установки гидропонной карусельного типа по п. 1 формулы полезной модели.
На фиг. 2 проиллюстрирован принцип действия установки гидропонной карусельного типа полезной модели.
Установка гидропонная по фиг. 1. содержит раму 1 с первой и второй сторонами 1.1 и 1.2, соответственно, систему 2 подачи жидкости с накопителем 3 и трубопроводом 4, множество поддонов 5, присоединенных к замкнутым цепям 6. Поддоны 5 выполнены каждый с, по меньшей мере, одним отверстием в дне. Отверстия в дне каждого поддона 5 снабжены клапанами 7.
Рама 1 предназначена для обеспечения устойчивости установки, преимущественно выполняется прямоугольной в плане так, чтобы ее первая и вторая стороны 1.1 и 1.2 были длиннее ее боковых сторон, на которых размещены цепи 6, и может быть выполнена, например, из алюминиевого конструкционного профиля OB-6060S10-BP сечением 60×60 мм, что обеспечивает не только прочность, но и легкость, мобильность установки и простоту сборки.
Система 2 обеспечивает подачу жидкости, например, воды или питательного раствора к размещенным в поддонах 5 кассетам или горшкам (на чертеже не показаны) с растениями. Через трубопровод 4 жидкость из накопителя 3 с помощью насоса (на чертеже не показан) подают в поддоны 5.
Трубопровод 4 может представлять собой гибкий силиконовый шланг, например, предлагающийся к продаже на сайтах https://leroymerlin.ru/, https://www.obi.ru/, конструкцию из полипропиленовых сантехнических труб РР-R SDR 6 PN25, или жесткую трубку, например, круглую металлическую трубу диаметром от 10 до 70 мм. В качестве насоса может быть применен насос SCIMGE JET G1 или аналогичный указанному.
Поддоны 5 могут быть выполнены, например, из полиэтилена низкого давления толщиной 4 мм, или листового металла толщиной от 0,1 до 0,36 мм, а также могут быть использованы стандартные поддоны, в том числе предлагающиеся к продаже, например, на сайтах https://leroymerlin.ru/, https://www.obi.ru/.
Цепи 6 представляют собой замкнутый контур соединенных шарнирами звеньев, выполненных, например, из листового металла толщиной до 4 мм, с длиной одного звена 170 мм, и размещаются по обеим боковым сторонам рамы 1 с помощью блоков. Соединение поддонов 5 с цепями 6 выполняется в виде подвеса, чтобы поддоны 5 всегда были ориентированы дном вниз. Присоединение может быть выполнено с помощью крюков, веревок, клипс и т.п.
Поддоны 5 каждый выполнены с отверстиями в дне. Каждое отверстие снабжено клапаном 7, который может быть выполнен, например, в виде подпружиненной задвижки, которую сдвигает при прохождении поддона 5 над накопителем 3 размещенный на раме 1 или на стенке накопителя 3 выступ, при этом после прохождения поддона 5 над накопителем 3 задвижка закрывает отверстие. Клапан также может быть выполнен в виде размещенной с внешней стороны дна поддона 5 упругой пластины, и открывать отверстие, отходя от дна под давлением налитой в поддон 5 жидкости, а закрывать его при уменьшении такого давления после слива части жидкости. Клапан может также быть выполнен с приводом, срабатывающим при проходе поддона 5 над накопителем 3 и т.п.
Разработанная установка гидропонная карусельного типа работает следующим образом. При подаче жидкости из накопителя 3 через трубопровод 4 в один из поддонов 5 на первой стороне 1.1 рамы 1, закрепленные на цепях 6 поддоны 5 с первой стороны рамы 1 начинают двигаться вниз (на фиг. 2 направление А), соответственно, поддоны 5 на противоположной второй стороне 1.2 рамы 1 будут двигаться вверх (на фиг. 2 направление Б), таким образом обеспечивается вращение конвейера. При проходе каждого из поддонов 5 мимо верхнего конца трубопровода 4 в поддон подается жидкость, а при проходе поддонов 5 над накопителем 3 часть жидкости через клапан 5 выливается в накопитель 3. Регулирование скорости движения конвейера при этом обеспечивают, подбирая соотношение объема жидкости, которое поступает по трубопроводу 4 в поддоны 5 и объема жидкости, остающейся в поддонах 5 после того, как часть жидкости выльется в накопитель 3. Поскольку на поддоны 5 могут быть установлены разнообразные емкости для растений, такие, как сетки, кассеты или горшки, определить указанное соотношение аналитически затруднительно, в то же время, это соотношение легко установить опытным путем, добиваясь желаемой скорости движения цепей 6 с поддонами 5, при этом достаточно изменить или объем жидкости, подаваемой через трубопровод 3 в идущие вниз поддоны 5 за счет регулирования напора подачи жидкости, или объем жидкости, остающейся в идущих вверх поддонах 5 на второй стороне 1.2 рамы 1 за счет регулирования размера отверстия или упругости клапана 7, что осуществляется вручную. Возможно также изменение объемов жидкости, находящейся в поддонах 5 с обеих сторон рамы.
При работе разработанной установки гидропонной карусельного типа важно также равномерно распределять растения по поддонам 5 так, чтобы на одной половине поддонов не создавалась нагрузка, превышающая вес жидкости, добавляемой в поддоны 5 на первой стороне рамы 1 жидкости. При этом допустимо, чтобы некоторые из поддонов 5 оставались пустыми.
Выполнение установки гидропонной карусельного типа в соответствии с разработанной полезной моделью упрощенной конструкции обеспечивает возможность управлять скоростью движения поддонов 5 с растениями без применения сложной техники лицами, не имеющими специальной квалификации, что расширяет сферу применения разработанной установки.