УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК A01G31/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для выращивания растений в субстрате, и может быть использовано в промышленном овощеводстве защищенного грунта.

Известно устройство для выращивания растений в субстрате, содержащее основание, питающие и дренажные каналы, корнеобитаемую среду, насос, а на основании уложен влагопроницаемый материал, сверху зерновой материал, накрытый гидрофильной пористой пленкой с порами, а затем корнеобитаемая среда.

Недостатком такого устройства является то, что оно не обеспечивает условия для нормального обеспечения корневых систем растений.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для выращивания растений в малом объеме субстрата, размещаемом на пленочном пористом материале, соприкасающемся с двухслойными влагопроводящими элементами, образующими капилляры, опущенными в питающие каналы с регулируемым уровнем питательного раствора (А.с. СССР N 1537188 МКИ A 01 G 31/02, 1990 г.).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает возможность перемещения корневой системы в процессе роста растений, отсутствует контроль солевого состава и влажности непосредственно в растильне, что в конечном счете не обеспечивает в достаточной степени нормальных условий жизнеобеспечения корневых систем растений и, следовательно, снижает урожайность выращиваемых культур.

Была поставлена задача создания устройства для выращивания растений, обеспечивающего улучшение условий жизнеобеспечения корневых систем растений.

Заявляемым изобретением решена задача улучшения условий жизнеобеспечения корневых систем растений, что стимулирует рост растений и, следовательно, повышает урожайность.

В устройстве для выращивания растений, содержащем растильню, контактирующую с пленочным пористым материалом, питающие каналы, снабженные сливными патрубками и вкладышами, на которые уложен влагопроводящий материал, причем между пленочным пористым материалом и пленочным пористым непроницаемым для корней материалом уложен пленочный пористый эластичный материал, концы которого вместе с пленочным пористым непроницаемым для корней материалом опущены в питательные каналы, содержащие насосы и трубопроводы для подачи жидкостей, согласно изобретению, растильня выполнена в виде держателя с отверстиями в форме многоугольников, в которых размещены горшки конусообразной формы из эластичного материала, сечения которых плоскостями, перпендикулярными оси горшка, имеют форму круга, радиус которого на расстоянии (0,3^oC0,4)H от дна горшка равен минимальному радиусу вписанного в указанный многоугольник круга, касающегося хотя бы трех его сторон, а площадь сечения на расстоянии (0,65 1,00)H до дна горшка равна (1,0 0,9)S, где S площадь многоугольника, H высота горшка, причем в хотя бы один из горшков вмонтированы электроды или датчики влажности, и в хотя бы один из горшков вмонтированы датчики солевого состава, горшки установлены с возможностью перемещения относительно пленочного пористого материала, а приводы для перемещения держателей связаны с горшками через блок управления с датчиками влажности и солевого состава.

Заявляемое изобретение позволяет достичь следующего технического результата.

Выполнение растильни в виде держателя с отверстиями (с гнездами) для размещения горшков с растениями и возможность их перемещения по вертикали по мере роста корней позволяет размещать корни в благоприятных условиях, что позволит улучшить условия жизнеобеспечения корневой системы растений и повысить урожайность на 6 9%
Форма и размеры горшков, устройство отверстий (гнезд) в держателях в форме многоугольников позволяют обеспечить надежное крепление горшков в держателе растильни.

Наличие системы блоков управления и датчиков в горшках позволяет проводить контроль солевого состава и влажности субстрата, что позволит улучшить обеспечение жизнедеятельности корневой системы растений.

Заявляемое устройство для выращивания растений, содержащее растильню, контактирующую с пленочным пористым материалом, питающие каналы, снабженные сливными патрубками и вкладышами, на которых уложен пленочный пористый непроницаемый для корней материал, причем между пленочным пористым материалом и пленочным пористым непроницаемым для корней материалом уложен пленочный пористый эластичный материал, концы которого вместе с влагопроводящим материалом опущены в питательные каналы, содержащие насосы и трубопроводы для подачи жидкостей, отличается от известного, принятого за прототип, тем, что растильня выполнена в виде держателя с отверстиями в форме многоугольников, в которых размещены горшки конусообразной формы из эластичного материала, сечения которых плоскостями, перпендикулярными оси горшка, имеют форму круга, радиус которого на расстоянии (0,3^oC0,4)H от дна горшка равен минимальному радиусу вписанного в указанный многоугольник круга, касающегося хотя бы трех его сторон, а площадь сечения на расстоянии (0,65^oC1,0)H до дна горшка равна (1,0 0,9)S, где S площадь многоугольника, H высота горшка, причем в хотя бы один из горшков вмонтированы электроды или датчики влажности, и в хотя бы в один из горшков вмонтированы датчики солевого состава, горшки установлены с возможностью перемещения относительно пленочного пористого материала, а приводы для перемещения держателей связаны с горшками через блок управления с датчиками влажности и солевого состава.

Сопоставимый анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы для специалиста не известно устройство, в котором растильня выполнена в виде держателя с отверстиями в форме многоугольников, в которых размещены горшки конусообразной формы из эластичного материала, размеры которых определяются соотношением площади отверстия в держателе и высоты горшка, и в них вмонтированы датчики влажности и солевого состава, а горшки установлены с возможностью перемещения относительно пленочного пористого материала с помощью приводов, связанных с держателями через блок управления, позволяющее достичь описанный выше эффект.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть использовано в сельском хозяйстве, оно позволяет улучшить условия жизнеобеспечения корневых систем растений, а, следовательно, стимулировать их рост и повысить урожайность на 9 12%
Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

Устройство поясняется чертежом: на фиг. 1 изображена общая схема устройства для выращивания растений; фиг. 2 растильня с держателем; фиг. 3 - держатели с горшками; фиг. 4 схема электрической связи горшка (датчиков) с растворным узлом и шкафом управления; фиг. 5 общий вид растильни с системой перемещения горшков в держателе.

Устройство для выращивания растений содержит растильню 1, состоящую из держателя 2, имеющего отверстия многоугольной формы 3 (гнезда), в которые вставляют горшки 4 конусообразной формы из эластичного материала с субстратом 5 и рассадой с корневой системой 6. В нижней части растильни 1 в питательные каналы 7 установлены вкладыши 8, 9, 10 со сливными патрубками 11, 12, 13. Под днищем растильни 1 для поддержания заданной температуры корней 6 размещены подогревательные элементы 14, 15. Растильня 1 контактирует с пленочным пористым материалом 16, на котором уложен пленочный пористый эластичный материал 17, а сверху ее уложен пленочный пористый непроницаемый для корней материал 18. Концы пленочного эластичного материала 17 и пленочного пористого непроницаемого для корней материала 18 спущены в питательные каналы 7.

Питательный раствор из нижнего бака 20 насосом 21 с приводом 22 подают по трубопроводу в средний питательный канал 7. Питательный раствор, уровень которого поднимается выше краев среднего канала 7 растильни 1 перетекает по плоским капиллярам между пленочным пористым материалом 16 и пленочным пористым непроницаемым для корней материалом 18 через патрубки 11, 12, 13 каналов 7 по трубопроводам 38, 39 в нижний бак питательного раствора 20.

Пленочный пористый эластичный материал 17, уложенный вместе с вкладышем 8, 9, 10 из синтетической ткани, образует плоский капилляр и единую гидравлическую связь с капиллярами в тканевых материалах 16 и 18 и образующимися между ними плоскими (щелевыми) капиллярами питательного раствора, обеспечивая постоянное поступление питательного раствора к эластичному пористому материалу 17 и затем к нижней части субстрата 5. Уровень питательного раствора в питательных каналах 7 поддерживается перемещающимися в вертикальном направлении сливными патрубками 11, 12, 13.

Приготовление питательного раствора осуществляют в растворном узле - верхнем баке 26, куда из резервуаров 29 насосами 28 с приводами 30 подают маточные растворы (концентрированные растворы удобрений) и кислоты. Верхний бак 26 снабжен насосом 24 с приводом и трубопроводом 23, связанным с нижним баком 20. Блок управления 31 с задатчиком времени 37 с помощью элементов управления 33, 34, 35, 36 регулирует подачу маточных растворов и кислоты в верхний бак 26.

Блок управления 41 (фиг. 2) регулирует полив и питание растений с помощью датчиков солевого состава 40 и датчиков влажности 46 по линии связи 47.

Горшок 4 (фиг. 3, поз "а") свободно посажен в отверстие 3 держателя 2, на поз. "б" показано сечение горшка 4 на расстоянии 0,3^oC0,4 его высоты от дна. Радиус сечения горшка 4 в этом месте должен быть равен минимальному радиусу вписанного круга в многоугольник отверстия 3 держателя 2 и горшок должен касаться хотя бы трех его сторон. На поз. "в" фиг. 3 изображен горшок 4, посаженный в отверстие 3. В этом случае площадь сечения горшка 4 на расстоянии 0,65^oC1,00 высоты от дна горшка должна быть равна 0,9^oC1,0 площади многоугольника. Такое условие позволяет достаточно жестко закрепить горшок 4 в держателе 2.

Перемещение горшков 4 с держателем 2 по мере роста корневой системы 6 растений осуществляют с помощью винта 44 с гайкой 45.

Держатель 1 (фиг. 5) снабжен кронштейнами 47 для крепления шпалеры 48 и рычагом перемещения держателя 2 с горшками 4, на кронштейне 47 установлена ручка 49.

Система увлажнения субстрата с целью регулирования температуры его поверхности, а также для периодической промывки корней водой и рассоления субстрата применена известная и условно не показана.

Устройство работает следующим образом.

Растения в горшках 4 устанавливают в отверстиях 3 держателя 2, который затем устанавливают на растильню 1 таким образом, чтобы дно горшка соприкасалось с материалом 13. В средний канал 7 устройства из нижнего бака 20 насосом 21 накачивают раствор до полного его заполнения. Сливной патрубок 12 в среднем канале 7 установлен на всю высоту канала, а в боковых каналах ниже, чем высота каналов, и питательный раствор при его накачивании в канал 7 затем протекает из него в боковые каналы под пористым материалом 18. В промежутках между закачиванием раствора в средний канал 7 питательный раствор под воздействием капиллярных сил из среднего канала 7 перетекает в боковые каналы до установления в них равновесия. Корни растений, расположенные на поверхности материала 18, в межполивной период непрерывно получают элементы минерального питания и воду по гидравлической цепочке, образуемой пористыми эластичными материалами 16, 17, 18, из центрального и боковых каналов при небольшом отрицательном давлении.

Периодическое закачивание питательного раствора в средний канал 7 устройства обеспечивает промывку плоских (щелевых) капилляров, образуемых эластичными тонкопористыми материалами 16, 17 и 18, и удаление накопившихся в избытке элементов питания из тканевого материала 18 и нижней части субстрата.

Поверхностное увлажнение субстрата водой, проводимое периодически, поддерживает субстрат в состоянии оптимальной влажности, что обеспечивает нормальный рост и развитие корневых систем растений.

По мере роста растений развивается их корневая система. Для оптимального их расположения в субстрате держатели 2 с горшками 4 с растениями перемещают по вертикали с помощью приспособления 44, 45 или механического привода (не показан).

Подогревательные элементы 14 и 15 обеспечивают оптимальную температуру корней снизу.

Предложенное устройство для выращивания растений простое в эксплуатации и обеспечивает оптимальные условия жизнеобеспечения корневых систем растений и повышает урожайность не менее чем на 6 9% по сравнению с известными устройствами для выращивания растений на субстратах в защищенном грунте.

Использование: сельское хозяйство, в области растениеводства в условиях защищенного грунта. Сущность изобретения: устройство для выращивания содержит растильню 1, контактирующую с пленочным пористым материалом 16, питающие каналы 7, снабженные сливными патрубками и вкладышами 8, 90, 10, на которые уложен влагопроводящий материал. Между пленочным пористым материалом 17 и влагопроводящим материалом 16 уложен пленочный пористый эластичный материал 18. Концы эластичного материала 17 вместе с влагопроводящим материалом 18 опущены в питательные каналы 7, содержащие насосы 21 и трубопроводы для подачи жидкостей. Растильня выполнена в виде держателя 2 с отверстиями в форме многоугольников, в которых размещены горшки 4 конусообразной формы из эластичного материала, сечения которых плоскостями, перпендикулярными оси горшка 4, имеют форму круга. Радиус круга на расстоянии (0,3 - 0,4)H от дна горшка 4 равен минимальному радиусу вписанного в указанный многоугольник круга, касающегося хотя бы трех его сторон. Площадь сечения горшка на расстоянии (0,85 - 1,0)H до дна горшка равна (1,0 - 0,9)S, где S - площадь многоугольника, H - высота горшка. Хотя бы в один из горшков вмонтированы электроды или датчики влажности 40 и датчики солевого состава. Горшки 4 установлены с возможностью перемещения относительно пленочного пористого материала 17. Приводы для перемещения держателей 2 связаны с горшками 4 через блок управления 41 с датчиками влажности 40 и солевого состава 41. 5 ил.

Устройство для выращивания растений, содержащее растильню, контактирующую с пленочным пористым материалом, питающие каналы, снабженные сливными патрубками и вкладышами, на которые уложен влагопроводящий материал, причем между пленочным пористым материалом и влагопроводящим материалом уложен пленочный пористый эластичный материал, концы которого вместе с влагопроводящим материалом опущены в питательные каналы, содержащие насосы и трубопроводы для подачи жидкостей, отличающееся тем, что растильня выполнена в виде держателя с отверстиями в форме многоугольников, в которых размещены горшки конусообразной формы из пластичного материала, сечения которых в плоскостях, перпендикулярных оси горшка, имеют форму круга, радиус которого на расстоянии (0,3 0,4)H от дна горшка равен минимальному радиусу вписанного в указанный многоугольник круга, касающегося хотя бы трех его сторон, а площадь сечения на расстоянии (0,85 1,0)H до дна горшка равна (1,0 0,9)S, где S - площадь многоугольника, H высота горшка, причем хотя бы в один из горшков вмонтированы электроды или датчики влажности и хотя бы в один из горшков вмонтированы датчики солевого состава, горшки установлены с возможностью перемещения относительно пленочного пористого материала, а приводы для перемещения держателей связаны с горшками через блок управления с датчиками влажности и солевого состава.