УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
INSTALLATION FOR HYDROPONIC CULTIVATION OF PLANTS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для интенсивного растениеводства в фермерских хозяйствах или на личных подсобных хозяйствах на открытом грунте и со светопрозрачным ограждением на непригодных для сельского хозяйства почвах и при недостаточном энергоснабжении.
Из уровня техники известны установки для интенсивного выращивания, например, зеленых кормов (www.ddats.orq/market20.htm), предлагаемые Донецким региональным отделением Академии технологических наук Украины. Установки представляют из себя стеллажи с поддонами и, при многих интересных особенностях, занимают слишком много места в расчете на единицу выращенной продукции.
Известны также принципы вертикального озеленения со времен ассирийской правительницы Семирамиды (IX век до н.э.) в виде висячих садов, имевших вид ступенчатых террас, увитых плетистыми розами.
Известны разновидности стеллажных конструкций, описанных в нескольких патентах Российской Федерации (патенты №№1782483, 1785415, 2041619, 2062028, 2013935, 2055466 и другие).
Однако в доступной литературе нами не найдено устройство, полностью отвечающее требованиям прототипа. За условный прототип взята установка, описанная в журнале «Цветоводство», 1975, №2, стр.9 [«Многоярусная цветочная установка», авторы: Ю.Н.ЛИПОВ, Б.Л.МИКАЯ, Т.Д.ТОЛКАЧЕВА, С.И.ЧЛАЧИДЗЕ].
Прототипная установка (ЦУГ-3) представляет собой стационарный трехъярусный стеллаж, занимающий площадь 1,6 кв. м. Ее габариты: длина 1870 мм, ширина - 850, высота - 2400 мм. Вес - 250 кг. В комплект входят: досвечивающее устройство, бак для раствора (воды), оборудование управления технологическим процессом, система подачи питательного раствора к растениям, шарнирно-рычажный механизм с пространственной решеткой.
Каждый ярус стеллажа состоит из рамок (сваренные уголки), которые между собой крепятся с помощью стоек. Поддоны (растильни) оборудованы регулятором уровня раствора, слив которого производится через шланги, прикрепленные к штуцерам.
Досвечивающее устройство представляет собой 3 рамки (соединенные вертикальными стойками), в каждой из которых - 6 люминесцентных ламп ЛБ-80 или ЛБ-65. Конструкция установки позволяет изменять расстояние между растениями и лампами. Система подачи питательного раствора состоит из бака емкостью 240 л, насоса ПА-22, патрубка с краном, резинового шланга. Включение и отключение осуществляется автоматически. Оборудование управления технологическим процессом представляет собой шкаф, в котором смонтированы автоматический выключатель АСТ-3, магнитные пускатели ПМЕ-111, реле времени 2РВМ. Потребляемая мощность установки 1,3 кВт, мощность электродвигателя 0,12 кВт, напряжение 380/220 В.
На ЦУГ-3 цветы можно выращивать на стеллажах или в горшочках с искусственным субстратом - керамзитом, перлитом, песком и без субстрата (луковицы). При высадке растений поднимают в верхнее положение шарнирно-рычажные механизмы шарнирных ромбов. При этом пространственная решетка поднимается, освобождая место для производства необходимых работ. Затем она фиксируется на раме установки и служит опорой для стеблей. После посадки растений на реле времени устанавливается режим полива и досвечивания; регулируется уровень и время нахождения раствора в субстрате.
Недостатком прототипа является необходимость использования стеллажей и горшков с искусственным субстратом и электросети для энергоснабжения устройства.
Техническим результатом изобретения является доступность высоких технологий выращивания растений для малых фермерских хозяйств и личный подсобных хозяйств.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для гидропонного выращивания растений, содержащем культивационные элементы и аксессуары для обеспечения проточности питательных растворов через корневую систему растений, культивационные элементы выполнены в виде, например, четырех колонн, каждая из которых опирается на тумбу и содержит герметичную емкость для питательного раствора, причем емкости четырех колонн составляют единую емкость и служат опорой для всей конструкции устройства и для крепления светопрозрачного ограждения.
Культивационные трубы или вертикальные колонны укреплены внизу на тумбе, а вверху - связаны трубами распределения питательного раствора. Дополнительным креплением культивационной колонны являются растяжки, верхний конец которых крепится к обручу на верхней части колонны, а нижний конец - к емкости для питательного раствора. Колонны могут быть сборными, например, резьбовым соединением коротких отрезков колонны.
Емкость для питательного раствора является составной (сборной), расположена внизу установки и служит основной опорой всей конструкции. Все четыре (или более) емкостей составляют одну герметичную емкость для всей установки. Соединительные патрубки между емкостями могут быть различной длины, в зависимости от величины будущих растений.
Для движения питательного раствора служит насос, поднимающий раствор из емкости через мелкосеточный фильтр до труб распределения питательного раствора, из которых он через патрубок попадает на сетчатый конус внутри колонны и стекает по стенкам каждой культивационной колонны, достигая корневой системы растений. Сверху культивационная колонна закрыта герметической крышкой, внутри которой проходит оборудованный кранами патрубок для подачи питательного раствора на сетчатый конус.
Питательный раствор, пройдя через зоны расположения корней растений, попадает в тумбу под культивационной колонной, в пространство, герметизированное резиновыми кольцами, и стекает в емкость для питательного раствора. Тумба может содержать патрубки, вмонтированные в тумбу и оборудованные кранами, что позволяет организовать движение питательного раствора по другой схеме и отключить одну или несколько культивационных колонн для технологических целей.
В дне тумбы имеется отверстие для стока питательного раствора в емкость. Пространство вокруг отверстия герметизируется резиновым кольцеобразным ковриком, на котором размещена тумба. Вокруг каждой культивационной колонны возведен индивидуальный каркас для временного крепления защитной пленки или прозрачных пластиковых панелей. Сверху каждый каркас заканчивается конусом, «крышей», с одной опорной точкой по центру каркаса. Все опорные точки четырех каркасов связаны рамой (например, из уголка), на которой размещены панели солнечной батареи.
Солнечная батарея состоит из опорного основания и собственно солнечных элементов, укрепленных на подъемной пластине. Пластина связана с основанием батареи шарнирным соединением и может быть установлена на соответствующий угол наклона к горизонту с помощью опорных штанг. Основание солнечной батареи выполнено с широкой шайбой, обеспечивающей возможность поворота батареи в горизонтальной плоскости. Солнечная батарея соединена через аккумулятор и корнтроллер заряда с электрическим насосом.
То есть в кратком выражении мы имеем: устройство для гидропонного выращивания растений, содержащее культивационные элементы и аксессуары для обеспечения проточности питательных растворов через корневую систему растений, отличающееся тем, что культивационные элементы выполнены минимум из четырех колонн, каждая из которых опирается на тумбу и на герметичную емкость для питательного раствора, причем емкости колонн составляют единую емкость и служат опорой также и для каркасов, на которых крепятся светопрозрачные ограждения и солнечные батареи.
Изобретение представлено на фиг.1, 2 и 3, где на фиг.1 представлен вид установки анфас, на фиг.2 показан вид сверху (без батареи солнечных элементов), на фиг.3 - то же самое с солнечными элементами.
Установка состоит из культивационных колонн 1, вставленных в тумбы 2 на уплотнительные кольца 3. Тумба имеет отверстие 4 по центру, соответственно приемному (сливному) отверстию в емкости 5 для питательного раствора.
Емкость для каждой культивационной колонны своя, но они соединены патрубками 6 в единую герметичную емкость для общего питательного раствора. Каждая индивидуальная емкость имеет штуцер 7 с краном.
Культивационная колонна сверху закрыта колпаком (крышкой) 8 для герметизации внутреннего объема. В крышку вмонтированы сетчатый конус 9 и патрубки 10 с кранами 11, составляющими общую распределительную систему для питательного раствора. При необходимости краны 11 могут быть дублированы (с внешней и внутренней стороны колпака) для организации другой схемы движения питательного раствора.
Внутри каждой индивидуальной емкости выполнены мелкосетчатые фильтры 12 (показан один), соединенные посредством шланга с общей смесительной коробкой насоса (не показаны) и мотором 13. Стояк 14 и крестовина 15 выполнены в соответствии с высотой культивационных колонн для подачи питательного раствора в верхний отдел колонны.
Растения 16 (рассада) вставлены в отверстия колонны.
Вокруг колонн выполнены каркасы 17, заканчивающиеся вверху «крышей» 18 с одной опорной точкой в центре. На опорных точках выполнена рама 19 для размещения основания 20 солнечной батареи.
Пластина 21 с солнечными элементами закреплена штырями 22 с нужным наклоном к горизонту и соединена с основанием шарнирным соединением 23. Поворот солнечной батареи по горизонтали обеспечен наличием поворотной шайбы 24 на основании батареи. Дополнительным креплением для колонн являются растяжки 25. Дополнительным креплением для растений являются ложементы 26, фиксированные на обручах 27.
На чертежах не показаны уровнемеры, смотровые окна в емкостях для питательного раствора, термометры, аккумуляторы, электрическая схема солнечных батарей и аксессуаров энергообеспечения.
Установка работает следующим образом.
После выравнивания емкостей 5 по горизонтальной плоскости установку собирают полностью с соответствующим выравниванием колонн 1 по вертикали. Полностью собранную установку проверяют на герметичность всего внутреннего объема в целом и каждого узла в отдельности. После соответствующей промывки и стерилизации установки в емкости 5 через штуцеры 7 заливают необходимое количество питательного раствора соответствующей концентрации, высаживают растения (рассаду) 16 в отверстия колонн, а незанятые отверстия закрывают пробками. Затем включают мотор 13 и через мелкосетчатый фильтр 12 начинают подачу раствора в стояк 14 и распределительную крестовину 15. Через патрубки 10 раствор попадает на сетчатые конусы 9 и распределяется вдоль стенок колонны 1.
Определив необходимое время работы мотора для полного орошения корневой системы всех растений во всех четырех (или более) колоннах, на реле времени (не показано) выставляют время периодичности включения мотора с насосом (не показан).
В раннее весеннее и позднее осеннее время на каркас 17 вывешивают защитные пленки из прозрачного материала, оставляя большую часть крыши 18 открытой для свободного воздухообмена.
После сбора плодов колонну 1 освобождают от растений 16 как снаружи, так и изнутри (удаляют остатки корней), установку разбирают, промывают, высушивают и укладывают для хранения на зиму.