ТЕПЛИЦА Российский патент 1995 года по МПК A01G31/02 A01G9/14 A01G9/22 A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к растениеводству защищенного грунта и может быть применено в устройствах для выращивания растений в питательной среде без почвы, в частности сеянцев и рассады.

Известна теплица, содержащая многоярусные узкостеллажные гидропонные установки с лотками с питательным раствором и осветители (авт.св. СССР N 1496708, кл. А 01 G 9/14, 1987).

Недостатком такой теплицы является высокая затененность внутреннего объема, высокий расход электроэнергии.

Известно производство овощей в жилых помещениях в горшках, ящиках, стеллажах и других конструкциях, устанавливае- мых на подоконниках квартир и освещаемых естественным светом через окно и/или люминесцентными и другими лампами с применением отражающих экранов (Пшеничников Т. Вечные помидоры. - Наука и жизнь, N 5, М., 1987, с. 147).

Недостатком таких конструкций является их малая эффективность, низкая урожайность и большой расход электроэнергии из-за нерационального использования света.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является теплица, имеющая многоярусные узкостеллажные гидропонные установки с лотками с питательным раствором, осветители и отражатели (Проект теплицы пл. 1190 м² с многоярусной узкостеллажной гидропонной технологией в совхозе "Пригородный" в г. Сыктывкар, Орел, Гипронисельпром, 1989).

Недостатками известной теплицы являются невысокая урожайность и нерациональное использование света.

Создание теплицы с повышенной урожайностью, уменьшенным расходом электроэнергии, более рациональным использованием световой энергии, надежной и удобной в эксплуатации, является актуальной задачей.

Заявляемым изобретением решена задача создания надежной и удобной в эксплуатации теплицы, имеющей такие же габариты, но с увеличенным выходом выращиваемого продукта с площади одного лотка, со снижением расхода электроэнергии на единицу выращиваемого продукта и с рациональным использованием светового потока источника оптического излучения.

В теплице, содержащей многоярусные стеллажные гидропонные блоки с лотками для питательного раствора, источники оптического излучения и внешний корпус, согласно изобретению каждый лоток гидропонного блока снабжен цилиндрическим вегетационным стеллажом, по внутреннему периметру которого установлены ячейки с грунтом, и охватывающим его внешним корпусом, ограничителем перемещения ячеек с грунтом, выполненным перфорированным и плотно прилегающим к ячейкам с грунтом, при этом цилиндрический стеллаж опущен в лоток и имеет возможность вращения вокруг своей оси, причем внешний корпус охватывает стеллаж с зазором, а ось стеллажа совпадает с осями внешнего корпуса и ограничителя перемещения ячеек с грунтом.

В предпочтительном варианте ограничитель перемещения выполнен из металлизированной термостойкой пленки и имеет перфорационные отверстия, соосные ячейкам с грунтом.

Внешний корпус предпочтительно выполнен из светопроницаемой пленки.

Предпочтительно теплица имеет дополнительный внешний источник излучения, а внешний корпус выполнен из светопроницаемой пленки.

Площадь ячейки равна площади корневой системы выращиваемого растения.

Источник оптического излучения предпочтительно расположен по оси стеллажа.

Заявляемое изобретение позволяет достичь следующего технического результата.

Снабжение каждого лотка гидропонного блока цилиндрическим стеллажом с ячейками с грунтом по внутреннему периметру позволяет существенно увеличить выход выращиваемого продукта с площади одного лотка, т.к. за счет цилиндрического стеллажа существенно увеличена полезная площадь теплицы, а следовательно, снижен расход электроэнергии на единицу выращиваемого продукта, причем без увеличения габаритов.

Цилиндрический стеллаж опущен в лоток для питательного раствора и имеет возможность вращения, что также позволяет повысить урожайность, т.к. ячейки с грунтом, вращаясь, периодически своими наружными краями опускаются в питательный раствоp в лотке, т.е. постепенно увлажняются, а переходя в верхнее положение, интенсивно высыхают и снабжаются кислородом и СО₂ по заданной программе.

Снабжение теплицы внешним корпусом, охватывающим с зазором цилиндрический стеллаж, оберегает корневую систему растения от механических повреждений и от излишнего пересыхания, создавая для нее благоприятные микроклиматические условия, что также влияет на повышение урожайности.

Выполнение ограничителя перемещения ячеек с грунтом перфорированным и плотно прилегающим к ячейкам с грунтом позволяет надежно фиксировать грунт и растение на цилиндрическом стеллаже и не мешает его росту, т.е. обеспечивает надежность и удобство эксплуатации.

Кроме того, выполнение перфорированного ограничителя из металлизированной термостойкой пленки, т.е. зеркальной, позволяет увеличить использование оптического излучения за счет уменьшения потерь световой энергии на поглощение стенками и грунтом.

Расположение источника оптического излучения по оси стеллажа, совпадающей с осями внешнего корпуса и ограничителя перемещения ячеек с грунтом, позволяет более рационально использовать световой поток источника излучения.

Заявленная теплица отличается от известной, принятой за прототип, тем, что каждый гидропонный блок снабжен цилиндрическим стеллажом, по внутреннему периметру которого установлены ячейки с грунтом, и охватывающим его внешним корпусом и ограничителем перемещения ячеек с грунтом, выполненным перфорированным и плотно прилегающим к ячейкам с грунтом, причем цилиндрический стеллаж опущен в лоток и имеет возможность вращения вокруг своей оси, при этом внешний корпус охватывает стеллаж с зазором, а ось стеллажа совпадает с осями ограничителя перемещения и внешнего корпуса, и на ней расположен источник оптического излучения.

Таким образом, сопоставительный анализ заявляемого решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы неизвестна для решения поставленной выше задачи теплица, содержащая цилиндрический стеллаж с ячейками с грунтом по внутреннему периметру, опущенный в лоток и имеющий возможность вращения, охватывающий его внешний корпус, перфорированный ограничитель перемещения ячеек с грунтом, плотно прилегающий к ячейкам с грунтом, источник излучения, расположенный по оси стеллажа, таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть использовано в сельском хозяйстве, оно позволяет увеличить выход выращиваемого продукта с площади одного лотка гидропонных блоков в 5 раз, уменьшить расход электроэнергии на единицу выращиваемого продукта в 6-7 раз, по сравнению с традиционной грунтовой посадкой в 20-25 раз. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

Заявляемая теплица может быть использована для выращивания сеянцев, рассады капусты и даже томата, перца и огурца, а также для производства низкорослой взрослой культуры.

На фиг. 1 изображен общий вид лотка стеллажного гидропонного блока теплицы для выращивания сеянцев; на фиг. 2 - поперечный разрез лотка теплицы для выращивания сеянцев; на фиг. 3 - общий вид лотка стеллажного гидропонного блока теплицы для выращивания рассады; на фиг. 4 - поперечный разрез лотка теплицы для выращивания рассады.

Теплица содержит многоярусные гидропонные блоки (полностью не показаны) с лотками 1 для питательного раствора 2 и источники 3 оптического излучения.

На каждом лотке 1 расположен цилиндрический стеллаж 4. По внутреннему периметру стеллажа 4 установлены ячейки 5 с грунтом, в которые высаживаются сеянцы 6 или рассада 7 (показан высаженным один диаметральный ряд).

К ячейкам 5 с грунтом плотно прилегает, фиксируя их на стеллаже 4, перфорированный ограничитель 8 их перемещения. Перфорированные отверстия ограничителя 8 перемещения соосны ячейкам 5, но несколько меньше по величине площади отверстия ячейки, вследствие чего, плотно прилегая, ограничитель 8 перемещения надежно фиксирует и ячейку 5, и грунт с растением 6 или 7 на стеллаже.

Ограничитель 8 перемещения выполнен из металлизированной термостойкой пленки, например полиэтиленовой терефталевой (ПЭТФ), с поверхностью, отражающей подаваемый световой поток.

На стойках 9 вокруг цилиндрического стеллажа 4 закреплен внешний корпус 10. Кроме того, внешний корпус 10 в нижней части закреплен снаружи лотка 1, а в верхней части скреплен защелками 11. Стойки 9 жестко скреплены с заглушками 12 торцов лотков 1.

Внешний корпус 10 установлен так, что образует зазор, который обеспечивает свободное вращение цилиндрического стеллажа 4 внутри него.

Ось цилиндрического стеллажа 4 совпадает с осями перфорированного ограничителя 8 перемещения и внешнего корпуса 10, и на ней размещен источник 3 излучения, в качестве которого использована люминесцентная лампа.

Цилиндрический стеллаж 4 опущен в лоток 1 так, что несколько продольных рядов его ячеек (2-3 ряда) частично погружены в питательный раствор 2 при нахождении их в лотке 1.

Цилиндрический стеллаж 4 имеет на торцах рычаги 13, которые связаны с приводом 14 вращения.

В случае, если корневая система 15 растения 6 не должна подвергаться обработке оптического излучения, внешний корпус 10 выполняют из светонепроницаемой пленки, например черной, с целью предотвратить чрезмерное пересыхание корневой системы 15 сеянцев 6, рассады 7.

В случае, если технологический процесс допускает светообработку корневой системы 15, внешний корпус 10 выполняют прозрачным, а снаружи его на рычаге 16 устанавливается внешний источник 17 излучения, оптимизирующий светообработку корневой системы 15 для закалки и стимуляции роста.

Площадь ячейки 5 с грунтом равна площади корневой системы выращиваемого растения. Так, ячейка 5 для сеянцев 6 несколько меньше площади ячейки 5¹ для рассады 7.

Работа теплицы осуществляется следующим образом.

В ячейки 5 или 5¹ с грунтом высаживают соответственно сеянцы 6 или рассаду 7.

Затем ячейки 5 с высаженными в них растениями 6 или 7 устанавливают по всему внутреннему периметру цилиндрического стеллажа 4, вдвигая их с его торца, и плотно прижимают, фиксируют их перфорированным ограничителем 8 перемещения, вставляя его также с торца.

После этого закрывают внешний корпус 10, скрепляя его в верхней части защелками 11.

Затем в лоток 1 подают питательный раствор 2.

Та часть ячеек 5 или 5¹, которая находится в нижней, опущенной в лоток 1 части цилиндрического стеллажа 4, оказывается частично погруженной в питательный раствор 2, и таким образом проходит режим "питание". Грунт в ячейках 5, 5¹ увлажняется.

Затем через заданный промежуток времени, например 15-20 мин, производится поворот цилиндрического стеллажа 4 и, следовательно, перевод в режим "питание" следующих новых ячеек. В дальнейшем цикл повторяется.

Таким образом, при постепенном поворачивании цилиндрического стеллажа 4 ячейки 5 с грунтом постепенно увлажняются и переходят затем в верхнее положение, где усиленно высыхают и снабжаются кислородом и СО₂.

Режимы питания могут варьироваться в зависимости от типа выращиваемой культуры, времени года, фазы развития растения.

Параллельно режиму питания растения подвергаются режиму двухсторонней оптической обработки листовой 18 и корневой 15 систем.

Так, в случае, если корневая система 15 не подвергается обработке оптического излучения, то она защищается светонепрозрачным внешним корпусом 10 черного цвета.

В случае, когда корневая система 15 по технологическому процессу требует светообработки, внешний корпус 10 выполняется светопроницаемым, и снаружи цилиндрического стеллажа 4 устанавливается внешний источник 17 излучения, стимулирующий рост и закаливание растения.

Заявляемая теплица может быть с успехом использована для производства как сеянцев, рассады, так и взрослых низкорослых культур.

Теплица позволяет увеличить выход растения с одного лотка без увеличения габаритов по отношению к традиционным многоярусным гидропонным узкостеллажным установкам в 5 раз. Кроме того, уменьшается расход электроэнергии на единицу продукции в 6-7 раз.

Использование: в сельском хозяйстве, растениеводстве защищенного грунта и может быть применено в устройствах для выращивания растений в питательной среде, без почвы, в частности сеянцев и рассады. Сущность изобретения: теплица содержит многоярусные стеллажные гидропонные установки с лотками для питательного раствора, источники оптического излучения и ограничители перемещения ячеек с грунтом. Каждый лоток гидропонного блока теплицы снабжен цилиндрическим стеллажом, по внутреннему периметру которого установлены ячейки с грунтом. Ограничитель перемещения ячеек выполнен перфорированным и плотно прилегает к ячейкам, фиксируя их на стеллаже. По наружному периметру стеллаж охвачен с зазором внешним корпусом. Стеллаж опущен в лоток и вращается вокруг своей оси, на которой расположен источник оптического излучения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ТЕПЛИЦА, содержащая расположенные ярусами n гидропонных блоков, каждый из которых включает внешний корпус, лоток подачи питательного раствора, установленный горизонтально и сообщенный с источником этого раствора, ячейки с грунтом и источник оптического излучения, отличающаяся тем, что внешние корпуса всех гидропонных блоков выполнены цилидрическими, а каждый гидропонный блок снабжен ограничителем перемещения растений и цилиндрическим вегетационным стеллажом, установленным коаксиально внутри внешнего корпуса с зазором относительно внутренней поверхности последнего и размещенным над лотком подачи питательного раствора с возможностью погружения нижней его части в полость лотка и вращения вокруг собственной оси, при этом ячейки с грунтом установлены на внутренней поверхности вегетационного стеллажа, а ограничитель перемещения растений расположен на поверхности ячеек с грунтом, обращенной к оси вращения цилиндрического вегетационного стеллажа, и выполнен перфорированным, причем источник оптического излучения размещен на общей симметрии внешнего корпуса и цилиндрического вегетационного стеллажа. 2. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что ограничитель перемещения растений выполнен из металлизированного термостойкого пленочного материала, а его перфорированные отверстия расположены соосно с соответствующими ячейками с грунтом. 3. Теплица по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным внешним источником оптического излучения, а внешний корпус выполнен из светопроницаемого пленочного материала. 4. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что площадь ячейки с грунтом равна площади корневой системы выращиваемого растения. 5. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что источник оптического излучения размещен вдоль всей длины цилиндрического вегетативного стеллажа. 6. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что верхние края лотка подачи питательного раствора охвачены нижней частью внешнего корпуса.