УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА И СБОРНО-РАЗБОРНЫЙ МНОГОЯРУСНЫЙ СТЕЛЛАЖ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

Заявляется группа полезных моделей, связанных между собой настолько, что образуют единый творческий замысел.
Заявляемые полезные модели относятся к сельскому хозяйству и могут быть использованы в области растениеводства в сооружениях защищенного грунта.
Известно устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта, представляющее собой теплицу, содержащую внешнее светопроницаемое теплозащитное ограждение, систему культивации, включающую установленные параллельно друг друга вегетационные блоки, состоящие из треугольных рам, на боковых поверхностях которых поярусно закреплены лотки для растений. Система регулирования светового и теплового режимов в зоне обитания растений содержит блоки обогрева теплицы и облучения растений. Блок облучения растений включает источники искусственного облучения, снабженные светоотражателями и расположенные рядами в промежутках вегетационными блоками, в пространстве, ограниченном теплозащитным светоотражающим экраном, установленным под кровельным ограждением теплицы, и теплокорректирующим светопроницаемыми экранами, размещенными параллельно боковым поверхностям обращенных друг к другу треугольных рам соседних вегетационных блоков над лотками для растений (патент №2083087 на изобретение «Теплица» МПК 6 A 01 G 31/02, A 01 G 9/22, A 01 G 9/24, опубл. 10.07.1997 г.) Известная теплица характеризуется высокими капитальными затратами и неравномерностью освещения растений, что снижает урожайность.
Известно устройство для выращивания растений в лотках, установленных на основании теплицы и треугольных рамах вегетационных блоков, содержащее первую секцию источников оптического излучения для размещения над лотками между соседними вегетационными блоками и вторую секцию источников оптического излучения для установки в полости между треугольными рамами каждого вегетационного блока и основанием теплицы. Источники оптического излучения второй секции выполнены с уменьшением отношения потока энергии в спектральном диапазоне 600-700 нм к общему потоку энергии во всем спектре излучения каждого из источников оптического
излучения от 60-80% до 30-40% при увеличении высоты размещения данных источников оптического излучения относительно основания теплицы (патент №2029458 на изобретение «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ» МПК 6 A 01 G 31/02, A 01 G 9/14, A 01 G 9/22, A 01 G 9/24, опубл. 27.02.1995). Известное устройство характеризуется высокими энерго- и капитальными затратами.
Известно наиболее близкое к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта, содержащее систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку с полками для вегетационных лотков с растениями и системы создания требуемых климатического и светового режимов. Устройство снабжено источниками освещения и средством для подачи углекислого газа. Источники освещения представляют собой расположенные параллельно друг другу гирлянды ламп, выполненные с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами вегетационных 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 («день»), по окончании которого перемещают источники освещения вверх или вниз (патент №2084123 на изобретение «Теплица», МПК A 01 G 9/14, опубл. 20.07.1997 г.).
Недостатком известного устройства является неравномерность освещения растений и нерациональное использование света, что приводит к снижению урожайности и высоким энергозатратам. Различная удаленность отдельных растений от источников света в период облучения (фотопериода «день»), обуславливает различную интенсивность их освещения, а статичное положение источника освещения в период облучения (фотопериода «день») приводит к перегреву и повреждению участков листового покрова наиболее близко расположенных растений вследствие тепловых ожогов. Все это снижает урожайность известного метода. Использование «гирлянд» источников освещения не обеспечивает равномерности освещения всех растений, однако существенно повышает энерго- и капитальные затраты.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы устройства.
Технические результаты, которые могут быть получены при осуществлении заявляемой полезной модели, заключаются в обеспечения равномерности освещения растений, а также в исключении перегрева и повреждений листового покрова
выращиваемых растений. В отдельных случаях выполнения достигается дополнительный технический результат - снижение светопотерь.
Указанные технические результаты достигается тем, что устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта содержит: систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку с полками для вегетационных лотков с растениями; системы создания требуемых климатического и светового режимов, последняя из которых включает, по меньшей мере, один источник освещения, выполненный с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки; средство, обеспечивающее в период облучения непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами
Предпочтительно, чтобы стеллажная установка была выполнена с возможностью трансформирования, по меньшей мере, в одну многоярусную ячейку, в плане каждого яруса представляющую собой многогранник, грани которого образованы полками с вегетационными лотками, при этом источник освещения был установлен таким образом, что траектория его реверсивного движения проходит внутри многогранника, предпочтительно через его центр.
Предпочтительно также, чтобы количество источников освещения соответствовало количеству ячеек, образуемых при трансформировании стеллажной установки.
Предпочтительно также, чтобы источники освещения в смежных многоярусных ячейках были установлены с возможностью движения в противоположных направлениях.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения тем, что содержит средство, обеспечивающее в период облучения непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами.
В отдельных случаях выполнения заявляемая полезная модель отличается от известного указанного выше, наиболее близкого к нему:
- выполнением стеллажной установки с возможностью трансформирования, по меньшей мере, в одну многоярусную ячейку, в плане каждого яруса представляющую собой многогранник, грани которого образованы полками с вегетационными лотками, установлением источника освещения таким образом, что траектория его реверсивного движения проходит через центр многогранника;
- выполнением количества источников освещения соответствующим количеству ячеек, образуемых при трансформировании стеллажной установки;
- установлением источников освещения в смежных многоярусных ячейках с возможностью движения в противоположных направлениях.
Наличие вертикальной многоярусной стеллажной установки с полками для вегетационных лотков с растениями, выполнение источника освещения с возможностью
перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки и наличие средства, обеспечивающего непрерывное реверсивное движение между ярусами источника освещения в период облучения, обеспечивает равномерность освещения растений и исключает перегрев и повреждение листового покрова. Все это приводит к ускорению развития растений и повышению продуктивности сооружений защищенного грунта.
Выполнение стеллажной установки с возможностью трансформирования, по меньшей мере, в одну многоярусную ячейку, в плане каждого яруса представляющую собой многогранник, грани которого образованы полками с вегетационными лотками, а также выполнение источника освещения установленным таким образом, что траектория его реверсивного движения проходит внутри ячейки через центр многогранника, обеспечивает равноудаленность всех растений от источника освещения, создает наиболее благоприятные световые условия и обеспечивает снижение светопотерь.
Выполнение источников освещения в смежных многоярусных ячейках установленными с возможностью одновременного движения в противоположных направлениях обеспечивает равномерное освещение растений как с «лицевой», так и с «задней» стороны, что усиливает заявленный технический результат.
Предлагаемое устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта иллюстрируется схемными чертежами.
На фиг.1 изображено устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта, поперечный разрез.
На фиг.2 изображено устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта, вид сверху.
Устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта содержит систему культивации растений, систему создания требуемого климатического режима и систему создания требуемого светового режима.
Система создания требуемого климатического режима (на чертеже не показана) предназначена для обогрева растений и поддержания необходимой температуры и влажности воздуха, а также концентрации углекислоты в воздухе в условиях защищенного грунта. Это может быть, например, система водяного отопления с трубами надпочвенного обогрева Может быть использована система обогрева растений с использованием солнечной энергии.
1...i
1...i
Система культивации растений представляет собой вертикальную многоярусную стеллажную установку 1, содержащую стеллажи 2 с полками 3 для вегетационных лотков. Стеллажи 2 установлены парными рядами r с технологическим проходами р внутри каждой пары. Полки 3 для вегетационных лотков установлены с возможностью трансформирования стеллажей 2, по меньшей мере, в одну многоярусную ячейку, в плане каждого яруса представляющую собой многогранник S, грани которого образованы полками 3. Например, полки 3 соединяют в секции по 3
1...i
штуки, при этом крайние полки закрепляют шарнирно, с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, внутрь технологического прохода p.
Система создания требуемого светового режима включает, по меньшей мере, один источник освещения 4, и механизм 5, например, гидравлический привод, обеспечивающий непрерывное реверсивное движение источника освещения вверх-вниз между ярусами стеллажей 2 в период облучения растений (фотопериод «день»). Гидравлический привод приводит во вращение вал 6, на который через блоки 7 на тросах 8 подвешены источники освещения 4. В качестве источников освещения 4 могут быть использованы лампы электродосвечивания.
Предпочтительно, чтобы источник освещения 4 был установлен таким образом, чтобы траектория его перемещения проходила внутри многогранника S, через центр.
Предпочтительно, чтобы количество источников освещения 4 соответствовало количеству многоярусных ячеек S, образуемых при трансформировании стеллажной установки. Предпочтительно, чтобы расположенные в смежных рядах ri, ri+1 источники освещения 4 (i) и 4 (i+1) подвешены на вал 6 через блоки 7 (i), 7 (i+1) на тросы 8 (i) и 8 (i+1) таким образом, что один из тросов, например, 8 (i) наматывается на барабан вал 6 по часовой стрелке, а другой 8 (i+1) - против часовой стрелки. Это обеспечивает одновременное движение ламп в противоположных направлениях, - когда лампа 4 (i) движется вниз, лампа 4 (i+1) движется вверх, и наоборот. Управляющее устройство (на чертеже не показано) регулирует скорость движения ламп, обеспечивая при приближении источника освещения 4 к крайним точкам движения (верхней или нижней), постепенное замедление и набор скорости при смене направления движения источника освещения на противоположное. Управляющее устройство обеспечивает регулирование мощность источников облучения, в зависимости, например, от естественной освещенности.
В проходах между стеллажами располагают водоводы 9 капельного орошения и электрокабели с распределительными коробками (на чертеже не показаны).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
В сооружениях защищенного грунта располагают ряды стеллажей. Так, в теплицах со стандартной шириной пролета 6,4 м можно расположить 8 рядов стеллажей высотой 2,5 м, состоящих из полок 3 длиной 60 см и шириной 20-40 см или 6 рядов стеллажей при длине полок 100 см (в зависимости от параметров теплиц, выращиваемой культуры и субстрата) для вегетационных лотков. Количество ярусов зависит от культуры и составляет, например, при выращивании огурцов 3 яруса, перца, баклажана - 3-4 яруса, томата, герберы - 4-5 ярусов, у горшечных цветов - 6 ярусов., земляники садовой - 6 ярусов. Увеличение ширины пролета теплиц до 8,0 м позволяет увеличить длину полок 3 до 1,0 м, а количество ярусов, например, при выращивании томата, - до 8-ми. Путем поворота полок 3 с шарнирным креплением внутрь технологического прохода ri
стеллажи трансформируют в многоярусные ячейки, внутри которых осуществляет реверсивное движение источник освещения 4. При высоте стеллажей 2, 5 м амплитуда движения ламп составляет 1, 7 м. Для выполнения работ по уходу за растениями осуществляется остановка и выключение ламп, предпочтительно, в крайних точках их движения, подвижные полки 3 стеллажей 2 приводят в исходное положение, располагая их, как правило, параллельно трубам 9 надпочвенного обогрева. Поскольку источники освещения 4 располагаются в центе шестигранника и со всех сторон окружены растениями, потери фотосинтетической активной радиации (PAR) резко снижаются, а непрерывное движение позволяет избежать ожогов от перегрева и в несколько раз повысить плотность фотосинтетического потока фотонов (PPFD) без увеличения мощности энергопотребления.
Известен стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта, включающий треугольные рамы с установленными на них лотками растений (патент №2054246 на изобретение «Теплица», МПК A 01 G 31/02, A 01 G 9/24, A 01 G 9/26, опубл. 20.02.1996 г.). Недостатком стеллажа является труднодоступность верхних ярусов при проведении технологических операций по уходу за растениями и сбору урожая.
Известен стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта, содержащий вертикальные прямоугольные каркасы и размещенные ярусами лотки для выращивания растений (патент №2080053на изобретение «ТЕПЛИЦА»., МПК A 01 G 31/02, A 01 G 9/24, A 01 G 9/26, A 01 G 9/14, опубл. 27.05.1997 г.). Конструкция стеллажа представляет собой громоздкое стационарное сооружение, не приспособленное к трансформации
Известен сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений, наиболее близкий к заявляемому по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа. Известный стеллаж содержит секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках. Стойки выполнены разъемными по высоте и соединены перемычками 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. Верхние концы стоек соединены друг с другом с возможностью закрепления и открепления (патент №18610 на полезную модель «СБОРНО-РАЗБОРНЫЙ МНОГОЯРУСНЫЙ СТЕЛЛАЖ», МПК А 01 G 31/02, А 01 G 9/02, опубл. 10. 07.2001 г.).
Сборно-разборная конструкция расширяет функциональные возможности стеллажа, однако она не обеспечивает равномерности освещения и снижения светопотерь при искусственном освещении растений, например, путем оптического излучения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы устройства.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в создании конструкции, обеспечивающей снижение светопотерь и повышение равномерности освещения при выращивании растений в условиях защищенного грунта, а также повышении коэффициента полезного использования площади и объема сооружений защищенного грунта.
Указанный технический результат достигается тем, сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта содержит секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках. Секции объединены в модули, каждый из которых включает по три расположенные последовательно в ряд секции - две крайние и одну центральную. Секции соединены между собой шарнирным соединением с возможностью поворота крайних секций вокруг вертикальной оси к центру модуля с образованием П-образного профиля. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из стоек в каждой из крайних секций была снабжена опорным роликом. Предпочтительно также, чтобы стеллаж содержал, по меньшей мере, два зеркально с проходом расположенных модуля, центральные секции которых в верхней части были соединены между собой диагональными стяжками.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что во всех случаях исполнения заявляемая полезная модель отличается от известного, наиболее близкого технического решения тем, что:
- секции объединены в модули, каждый из которых включает по три расположенные последовательно в ряд секции - две крайние и одну центральную, соединенные между собой шарнирным соединением с возможностью поворота крайних секций вокруг вертикальной оси к центру модуля с образованием П-образного профиля.
В отдельных случаях исполнения заявляемая полезная модель отличается от известного:
- выполнением, по меньшей мере, одной из стоек в каждой из крайних секций снабженной опорным роликом;
- наличием двух зеркально с проходом расположенных модулей, центральные секции которых в верхней части соединенных между собой диагональными стяжками.
Выполнение сборно-разборный многоярусный стеллажа для выращивания растений в условиях защищенного грунта, содержащим модули, каждый из которых включает по три установленные последовательно в ряд секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках, соединение смежных секций между собой шарнирным соединением с возможностью поворота крайних секций вокруг вертикальной оси в сторону центральной секции с образованием П-образного профиля, позволяет осуществить реализацию способа выращивания растений, снижающего потери
светового излучения и обеспечивающего равномерность освещения растений и повысить коээфициент полезного использования площади и объема сооружений защищенного грунта. Оптимальный результат достигается при зеркальном, с проходом расположении модулей, позволяющем трансформировать стеллажи в многоярусные замкнутые ячейки, внутри которых будет осуществлять реверсивное движение источник освещения.
Предлагаемый сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг.3, 4.
На фиг.3 представлен схемный чертеж модуля сборно-разборного многоярусного стеллажа для выращивания растений, общий вид.
На фиг.4 представлена многоярусная замкнутая ячейка, образованная двумя модулями сборно-разборного многоярусного стеллажа, вид сверху.
Сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта состоит из секций 10, каждая из которых содержит полки 3, ярусно смонтированные на четырех стойках 11 при помощи известных средств разъемного крепления - болтов, винтов и пр. Полки могут быть установлены при помощи дополнительных приспособлений, например, скоб, попарно скрепляющих стойки (на чертеже не показаны). Количество ярусов с полками и высота между ярусами могут быть изменены в зависимости от выращиваемой культуры. Секции объединены в модули, каждый из которых включает по три расположенные последовательно в ряд секции 10 (а), 10 (б), 10 (в), две из которых 10 (а) и 10 (в) являются крайними, а одна 10 (б) - центральной. Смежные секции соединены между собой шарнирным соединением 12 с возможностью поворота крайних 10 (а) и 10 (в) секций вокруг вертикальной оси к центру модуля с образованием П-образного профиля. В качестве шарнирного соединения 12 могут быть использованы известные виды соединений, например, дверные (мебельные) петли. По меньшей мере, одна из стоек 11 в каждой из крайних секциях 10 (а) и 10 (в), например, самая удаленная от места шарнирного крепления 13, снабжена опорным роликом 13. Это облегчает поворот крайних секций. Предпочтительно располагать модули попарно параллельно, зеркально друг другу с проходом. Для большей устойчивости центральные секции параллельных модулей 10 (б1), 10 (б2) в верхней части соединяют между собой диагональными стяжками 14.
Сборно-разборный многоярусный стеллаж работает следующим образом.
Стеллажные модули располагают парными рядами с технологическими проходами внутри каждой пары. В период освещения крайние секции модулей 10 (а1), 10 (а2), 10 (в1), 10 (в2) поворачивают к центру прохода, при этом образуется шестигранник. В центре шестигранника постоянно движется вверх-вниз лампа электродосвечивания. Использование заявляемой конструкции позволяет снизить потери светового излучения и обеспечить равномерность освещения растений. Для ухода за растениями крайние секции 10 (а), 10 (б) возвращают в исходное положение. Таким
образом, рабочие проходы для ухода за растениями внутри каждой пары стеллажей совмещены с рабочим проходом для движения ламп, что позволяет повысить коэффициент полезного использования площади и объема.