ГИДРОПОННАЯ МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретно - к гидропонному выращиванию сельскохозяйственных растений.
Известны способы и устройства для выращивания растений без земли на вертикальных поверхностях или приспособлениях (FR 2747263 А1, 1997; RU 94000713 A1, 1995; EP 0533939 А1, 1993; SU 1780652 А1, 1992; SU 1428311 А1, 1988). Ближе всего к настоящему изобретению по принципу расположения растений стоит изобретение по патенту России №2163755 А 01 G 31/02 «Устройство для выращивания растений без земли на вертикальной поверхности».
Устройство по патенту России 2163755 содержит систему для снабжения растений водой и питательными элементами, модульные элементы, обеспечивающие установку, уход за культурами и обновление растений, вертикальную стенку с вертикально расположенными и жестко соединенными между собой полыми трубками с отверстиями для крепления модульных элементов и для поступления воды и питательных элементов к растениями в модулях. Каждый модульный элемент имеет входную и выходную трубки, способствующие притоку и оттоку воды и питательных элементов к растениям, корневая система которых находится внутри негниющего пористого субстрата внутри модуля.
Устройство содержит также средство для орошения с емкостью для накопления воды, насос, размещенный в емкости для накопления воды, электрически соединенный с блоком управления и с распределительной трубкой на верхней части системы, а также раму прямоугольной формы.
Задачей нашего изобретения является создание относительно простого устройства, которое позволяет очень экономно расходовать производственные площади
(как на открытом грунте, так и в теплице) для выращивания необходимых населению высоковитаминных продуктов питания с большой экономической выгодой почти в любом регионе России.
Установка может иметь в плане линейную форму, а также форму креста или звезды. Линейная форма подойдет для использования в теплицах, а крестообразная или звездчатая станет целесообразнее на открытом грунте ввиду ее большей устойчивости к опрокидыванию (к ветрам).
По конструктивным особенностям установка может быть довольно простой и более сложной. Простая конструкция включает только проток питательной среды через систему с последующим выбросом ее в грунт, а более сложная конструкция содержит систему рециркуляции питательной жидкости и подпитку питательного раствора газовоздушной смесью из баллона. В простом варианте это может быть углекислота. В промышленных установках баллон с углекислотой или газовоздушной смесью заменяется на трубопровод центральной подачи газовоздушных смесей в питательный раствор или в каждый модуль отдельно (например, в субстрат прикорневой зоны растения), что, в частности, улучшает газоснабжение корней растений и ускоряет созревание плодов.
Проток питательного раствора осуществляется через башенку поставленных друг на друга растительных модулей при индивидуальной подаче раствора в каждый модуль. Питательный раствор попадает в желоб (который может быть сборным), служащий опорой для башен из модулей, а затем с помощью насоса перекачивается в бак. Желоб может быть выполнен не только из стали соответствующей марки, но и из бетонных конструкций, составляющих замкнутую рециркуляционную систему подачи питательного раствора в башню растительных модулей с последующей перекачкой в бак.
Бак для сбора питательного раствора оборудован фильтром, предотвращающим попадание в систему механических примесей и закупоривания отводных трубок системы подачи раствора в каждый модуль. Кроме того, бак оборудован бактерицидными лампами и/или кварцевыми горелками для стерилизации внутреннего объема бака и питательного раствора с целью предотвращения образования плесени.
Растительный модуль имеет сложную конфигурацию с целью обеспечения прочной фиксации поставленных друг на друга модулей, а также и для предотвращения вымывания субстрата питательным раствором. Для этих же целей используется мешковина соответствующей формы (или другая ткань требуемой структуры), которая укладывается на перфорированное дно растительного модуля во избежания вымывания частиц субстрата из прикорневой зоны и засорения отверстий. Такая же ткань может использоваться и поверх слоя субстрата, чтобы подающийся в модуль питательный раствор не размывал субстрат и не изменял конфигурацию структуры прикорневой зоны растения.
Внутренняя поверхность модуля перфорирована с целью обеспечения свободного протока излишков питательного раствора в желоб, а также - для улучшения газоснабжения прикорневой зоны. Растительный модуль может быть разборным.
На боковых поверхностях растительного модуля имеются ложементы для растений, выполненные с учетом целесообразного газоснабжения прикрытых частей стебля и защиты корневой системы от солнечного света. Нижний отрезок ложемента может быть перфорированным для лучшего проникновения к корневой системе газов и питательного раствора.
Установка может работать в автономном режиме до определенной степени истощения питательного раствора (для определения этого состояния раствора могут быть специальные аналитические датчики, не показанные на рисунках), после чего раствор заменяется новым или же проходит процесс регенерации в специально предназначенной для этого обогатительной камере (на рисунках не показана).
В описании изобретения не представлены рисунки растворного узла для приготовления питательного раствора необходимого качества.
Предлагаемая установка представлена на фигурах 1, 2, 3 и 4.
На фигуре 1 представлен вариант установки с использованием баллона с углекислотой и рециркуляционной системой полива.
Установка состоит из прямоугольных рам 1, которые кроме опорных функций имеют еще функцию разводки питательного раствора. В нижней части рама имеет форму желоба 2 для сбора питательного раствора, протекающего через поставленные друг на друга растительные модули 3.
В верхней части рама (в данном случае - труба для разводки питательного раствора) имеет патрубки 4 со штуцерами 5, выполненные с возможностью присоединения к ним отводных трубок 6 для подвода раствора в каждый растительный модуль.
Возврат питательного раствора обеспечивается мотором 7, засасывающего раствор через шланги 8, опущенные в желоб, а также через возвратный шланг 9, вмонтированный в крышку 10 бака 11. Насыщение питательного раствора углекислотой происходит из баллона 12.
На фигуре 2 представлен бак для сбора питательного раствора и организации его протока по системе орошения.
Бак имеет фильтр 13 для отделения от питательного раствора механических загрязнений, а также бактерицидные лампы (кварцевые горелки) 14 для стерилизации возвратного раствора и предотвращения образования плесени. Кабель 15 для подвода энергопитания к горелкам выполнен с учетом пребывания во влажных средах.
В нижней части бака имеется герметичный вход для шланга 16 от баллона с углекислотой или газовой смесью. Шланг заканчивается керамическим или любым другим сатуратором 17 для образования мелких пузырьков газа.
Бак имеет также краны 18 для подсоединения к распределительной системе полива, а также для замены простой воды (используемой в период наладочных работ) питательным раствором, который используется при штатной работе установки.
На фигуре 3 представлен один из многих вариантов растительного модуля. Растительный модуль имеет внешнюю фигурную составляющую 19, выполненную с учетом установки одного модуля на другой в вертикальные башенки и хорошей фиксации модулей относительно друг друга. Внутренняя фигурная составляющая 20 выполнена перфорированной для свободного прохода питательного раствора сквозь башенку модулей и для газообеспечения корней растений. Кроме того, внутренняя фигурная составляющая имеет отверстие 21 для размещения патрубка распределительной сети питательного раствора и отводящих трубок к каждому из модулей.
На боковых поверхностях растительного модуля имеются ложементы 22 для растений, выполненные с учетом целесообразного газоснабжения прикрытых частей стебля и защиты корневой системы от солнечного света.
Модуль может быть разборным и собираться на любой высоте от земли по направлению патрубка магистрали распределения питательного раствора.
На фигуре 4 представлена часть башенки из растительных модулей, поставленных друг на друга.
Из рисунка видно, что растение 23 присыпано в корневой части субстратом 24, в качестве которого может быть использована даже простая земля. Элементы защиты корневой системы от солнечных лучей на рисунке не показаны. Также не показана мешковина соответствующей формы (или другая ткань требуемой структуры), которую кладут на перфорированное дно растительного модуля во избежания вымывания частиц субстрата из прикорневой зоны и засорения отверстий.
Гидропонная модульная установка работает следующим образом. Вначале проводится сборка башен из растительных модулей 3, в которые уже высажены растения 23, корневая часть которых присыпана субстратом 24. Затем (на примере с простой водой, с включенными кварцевыми горелками 14 и работающим фильтром 13) налаживается система подачи питательной жидкости в каждый растительный модуль 3 через отводные трубки 6, подсоединенные к штуцерам 5 патрубка 4.
После сборки всех башен из растительных модулей 3 настраивается система возврата питательного раствора через насос 7, отсасывающие шланги 8 и возвратный шланг 9 в бак 11. Когда рециркуляция жидкости в системе налажена, вода постепенно удаляется из система с помощью кранов 18 на баке 11, а также с помощью крана на отсасывающем смесителе (на рисунках не показан) мотора 7 и заменяется питательным раствором.
После настройки системы обеспечения питательным раствором каждого растительного модуля 3, начинается насыщение питательного раствора углекислотой и/или газовоздушным и смесями из баллона 12 через шланг 16 и сатуратор 17.