ТЕПЛИЦА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ТЕПЛИЧНЫХ КУЛЬТУР И РАССАДЫ Российский патент 1998 года по МПК A01G9/14 A01G9/24 

Изобретение относится к сооружениям, применяемым в сельскохозяйственном производстве для выращивания тепличных культур и рассады в условиях резкого колебания окружающей среды, в том числе и в районах Крайнего Севера.

Теплица может быть использована и в тех отраслях, где требуется обеспечить быструю и частую смену естественного солнечного освещения электрическим, а также в случаях, когда возникает необходимость ограничения растений и культур в солнечном освещении, например, в научных целях.

Теплица это специальное помещение с внутренним микроклиматом, стены и крыша которого имеют покрытие из светопрозрачного материала [1]
Культурный (плодоносный) слой в теплице находится, как правило, на полу. Однако он может располагаться на полках или в ящиках.

Полом в теплице служит, обычно, земля естественного уровня. Роль пола могут выполнять и искусственные поверхности в виде настилов из досок, бетона и других материалов, располагаемых как уровне земли, так и выше или ниже его.

Под тепличными культурами [2] понимаются те, которые, развиваясь в теплице, дают продукцию в периоды времени, когда ее нельзя вырастить в открытом грунте.

В качестве таких культур выступают овощи (огурцы, томаты, лук), а также бахчевые (дыня), декоративные (гвоздика), плодовые (лимон, персик), ягодные (земляника), грибы (шампиньоны).

Теплицы в последнее время также находят и другое применение в червеводстве. Это новая развивающаяся отрасль хозяйствования, когда с помощью дождевых червей перерабатываются органические отходы [3] При этом получаются два полезных продукта: гумус, как первоклассное органическое удобрение, и собственно черви, идущие на корм рыбам, скоту и для других целей.

По срокам использования тепла теплицы подразделяются на зимние, которые находятся в эксплуатации круглый год, и весенние, которые действуют весной, летом и частично осенью.

В качестве светопрозрачного материала в зимних теплицах применяют стекло, в весенних стекло или прозрачные пленки.

Основными частями зимних теплиц являются фундамент и укрытие, содержащее каркас и покрытие. Покрытие включает в себя кровлю и стены. Фундамент выполняется из железобетонных плит или камня, а несущие элементы каркаса из металла, дерева, реже железобетона. Кровля и верхняя часть стен остекленные, а нижняя часть делается из кирпича или железобетона.

Теплицы, как правило, выполняются в виде домиков прямоугольной формы, имеющих двухскатную кровлю.

Обогрев растений в теплицах может быть солнечный, биохимический (за счет тепла биологического топлива) и технический.

Технический обогрев подразумевает использование горячей воды, пара, электричества, а также тепла биотоплива, солнечных батарей и т.д.

Теплицы могут оборудоваться системами управления микроклиматом, режимами питания растений и т.п.

Для развития культур в теплице предусматривается вентиляция. Она может быть естественной (через окна, форточки, трубы) или принудительной с применением вентиляторов.

Наряду с высокой полезностью обычные зимние теплицы имеют существенный недостаток большие тепловые потери при ее работе в холодное время.

Аналогом изобретения является летняя теплица по авторскому свидетельству N 1417833. Ее каркас выполнен таким, что после покрытия его светопрозрачной пленкой образуется колпак в виде вертикального цилиндра с куполом наверху сферической формы.

В теплице роль фундамента играет теплоизолированный поддон с углублением, в которое уложен плодоносный грунт, подогреваемый с помощью электричества.

Таким образом, в теплице теплоизолирован плодоносный слой и нетеплоизолирована ее наземная часть (купол). Вследствие этого эксплуатация теплицы в холодное (зимнее) время становится недопустимой.

В качестве прототипа заявленного технического предложения принята отличная от обычных теплица авторов Шимонова В.В. и Гужавина А.И. (заявка N 94008077/15 от 02.03.94).

Эта теплица предназначена для работы во всепогодных условиях как в зимнее, так и в летнее время. Она содержит две основные сборки: каркас и обечайку (фиг.1, 2, 3).

Каркас выполнен в виде двух с окнами 1 и дверями 2 опор 3 утепленного исполнения, жестко соединенных между собой плитой 4, выполняющей роль пола, и утепленное полуобечайкой 5 вогнутостью вверх, расположенной снизу плиты 4. Края полуобечайки 5, охватывая плиту 4 (пол) снизу, образуют две щели, в которых с зазором проходит стенка обечайки 6. Обечайка своими концами, с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, опирается на ролики 7, закрепленные на внутренних сторонах опор 3.

На обечайке 6, выполняющей роль покрытия теплицы, имеются две зоны: светопрозрачная на дуге 8, меньшей 180^o, и утепленного исполнения на остальной дуге. Светопрозрачная зона образована стеклянными окнами 9.

С целью уплотнения в зазоре между каркасом и обечайкой 6 размещен жгут 10 из мягкого материала.

При нахождении остекленной зоны 8 обечайки вверху (фиг. 2) теплица работает в летнем режиме. В это время утепленная зона обечайки 6 находится внизу.

Для перехода на зимний режим работы обечайку 6 необходимо повернуть на 180^o. В этом случае остекленная зона на дуге 8 из верхнего положения переходит в нижнее, а остальная утепленная зона занимает верхнее положение, образуя вокруг плиты (пола) внутренний утепленный объем (фиг. 3).

С целью лучшего использования внутреннего объема обечайки пол изготавливается многоярусным. Переход с одного яруса на другой при этом осуществляется через люк-лазы с помощью лестниц-трапов.

Недостатком прототипа является сложность конструкции и низкая экономичность теплицы.

Сложность обусловлена необходимостью изготовления обечайки по типу фюзеляжа пассажирского самолета.

Обечайка должна удовлетворять повышенным требованиям по прочности, жесткости и иметь минимальный вес.

Невысокая экономичность вызвана небольшими значениями внутреннего объема и площади пола, что обусловлено, по сути, ограниченными размерами обечайки.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение экономичности теплицы за счет возможности увеличения площади пола и внутреннего объема.

Указанная цель достигается тем, что каркас, как в аналоге, выполнен в виде тела вращения с вертикальной осью симметрии, а само покрытие, как в прототипе, изготовлено светопрозрачным, как на дуге, меньшей 180^o, и утепленным на остальной части. Но оно выполнено неподвижным. Подвижным же изготовлено утепленное забрало (в прототипе такую роль выполняет неподвижная полуобечайка), которым обеспечивается возможность перекрытия светопррозрачной зоны теплицы при ее работе в зимнем режиме. Пол, как в прототипе, также может иметь многоярусное исполнение.

Предлагаемая теплица позволит значительно (в десятки раз и более) увеличить внутренний объем и площадь пола. Здесь, практически, снимаются ограничения по габаритам и весу неподвижной и подвижной частей, а также по применяемым конструкционным и утеплительным материалам, способу изготовления узлов. Это позволяет иметь теплицу упрощенного исполнения, снизить затраты на единицу ее объема и площади пола и, тем самым, повысить экономичность теплицы.

Кроме того, теплица позволяет решить задачу по освещению ее внутреннего объема отраженными солнечными лучами при работе теплицы в летнем режиме.

Получение освещенности отраженными лучами достигается за счет установки в створе светопрозрачной зоны укрытия специальных кронштейнов с шарнирно закрепленными на них зеркалами. Зеркала обеспечивают попадание внутрь отраженных солнечных лучей (или дневного света) за счет их поворота, например, с помощью оператора.

Освещение внутреннего объема и пола теплицы в течение светового дня можно получить и путем обеспечения прямого попадания солнечных лучей непосредственно в теплицу.

Реализация этого качества достигается за счет исполнения каркаса поворотным вокруг вертикальной оси симметрии и обращения светопрозрачной зоны теплицы в сторону солнца.

Для поворота по низу каркаса теплицы устанавливаются разнесенными между собой катки с ребордами и возможностью качения по рельсу, согнутому в кольцо и опертому на фундамент.

Совокупность в теплице новых признаков в виде каркаса с вертикальной осью симметрии с покрытием, светопрозрачным на дуге, меньшей 180^o, и утепленного исполнения на остальной дуге, с возможностью перекрытия светопрозрачной зоны утепленным забралом, получение возможности освещения внутреннего объема теплицы прямыми или отраженными солнечными лучами за счет соответственно поворота каркаса теплицы или установки поворотных зеркал в створе ее светопрозрачной зоны, изготовление крыши в виде мембраны, реализация пола в несколько ярусов неизвестны среди аналогов, что позволяет говорить о существенной новизне предлагаемого технического решения.

На фиг. 1 изображена теплица с частичным разрезом, прототип; на фиг. 2 - поперечный разрез теплицы А-А при ее работе в летнем режиме, прототип (на фиг. 1); на фиг. 3 поперечный разрез теплицы по А-А при ее работе в зимнем режиме, прототип (на фиг. 1); на фиг. 4 вид предлагаемой теплицы с местными вырывами со светопрозрачной зоной в стенке и крыше теплицы и поворотным забралом в виде криволинейной стенки с полкой при работе теплицы в летнем режиме; на фиг. 5 вид теплицы по А (вид сверху) с местным вырывом при ее работе в летнем режиме (на фиг. 4); на фиг. 6 поперечное сечение теплицы по Б-Б при ее работе в летнем режиме (на фиг. 4, 8); на фиг. 7 поперечное сечение теплицы по Б-Б при ее работе в зимнем режиме (на фиг. 4, 8); на фиг. 8 вид теплицы с местными вырывами в варианте крыши без светопрозрачной зоны и наличии забрала в виде одной криволинейной стенки (без полки); на фиг. 9 - продольный разрез теплицы по В-В без забрала в варианте наличия пола второго яруса, на котором на кронштейнах размещена полка для культурного слоя, и закреплением пола на стене (на фиг. 5); на фиг. 10 продольный разрез теплицы в варианте крыши в виде круглой мембраны с теплоизоляционным слоем без светопрозрачной зоны и наличии забрала в форме одной криволинейной стенки (на фиг. 8); на фиг. 11 нижняя часть поперечного разреза теплицы без забрала в варианте исполнения наземного пола с электрообогревом с применением электрического кабеля (на фиг. фиг. 4, 8, 9, 14, 16); на фиг. 12 схема освещения внутреннего объема теплицы через ее светопрозрачную зону отраженным солнечным светом от двух зеркал при нахождении солнца на тыльной (утепленной) стороне теплицы (укрытие теплицы разрезано по Б-Б на фиг. 4, уменьшено, условно не заштриховано); на фиг. 13 схема освещения внутреннего объема теплицы через ее светопрозрачную зону отраженным солнечным светом от одного из двух зеркал при нахождении солнца сбоку теплицы (укрытие теплицы разрезано по Б-Б на фиг. 4, уменьшено, условно не заштриховано); на фиг. 14 вид теплицы с местными вырывами со светопрозрачной зоной в стене и крыше и поворотным забралом в виде криволинейной стенке с полкой в варианте поворотного укрытия и работе теплицы в летнем режиме; на фиг. 15 вид теплицы по Г с местными вырывами со светопрозрачной зоной в стене и крыше и поворотным забралом в виде криволинейной стенки с полкой в варианте поворотного укрытия и работе теплицы в летнем режиме (на фиг. 14); на фиг. 16 продольный разрез теплицы по Д-Д без забрала со светопрозрачной зоной в стене и крыше в варианте поворотного укрытия и наличия отделенного от стен пола второго яруса с полкой на кронштейнах на нем для культурного слоя (на фиг. 15); на фиг. 17 вид забрала по Е без полки, лестницы, дверей и электропривода в варианте сборки забрала из плоских секций-модулей (на фиг. фиг. 4, 8, 10, 14); на фиг. 18 вид забрала по Ж без полки, лестницы, дверей и электропривода в варианте сборки забрала из плоских секций-модулей (на фиг. 17); на фиг. 19 вид забрала по Е с местными вырывом по оси отверстия на фиг. 20 без лестницы, дверей и электропривода в варианте исполнения забрала из двух равных частей-секторов, соединенных воедино талрепами для работы теплицы в зимнем режиме (на фиг. 4, 8, 10, 14); на фиг. 20 вид забрала по И с местными вырывами и накладным сечением стыка его полок без лестницы, дверей и электропривода в варианте исполнения забрала из двух равных частей-секторов, соединенных воедино талрепами для работы теплицы в зимнем режиме (на фиг. 19); на фиг. 21 конструктивная схема теплицы цилиндрической формы с неподвижным укрытием и плоской крышей и забралом внутри укрытия (разрез); на фиг. 22 конструктивная схема теплицы конической формы с вырезом одной четверти (справа) и забралом снаружи неподвижного укрытия; на фиг. 23 конструктивная схема теплицы в форме усеченного конуса в разрезе и забралом внутри неподвижного укрытия; на фиг. 24 конструктивная схема теплицы в виде сферического купола в разрезе и забралом снаружи неподвижного укрытия; на фиг. 25 конструктивная схема теплицы цилиндрической формы с неподвижным укрытием и крышей в виде прогнувшейся мембраны и забралом внутри укрытия (разрез); на фиг. 26 конструктивная схема теплицы цилиндрической формы с неподвижным укрытием и крышей в виде прогнувшейся мембраны и забралом в виде криволинейной стенки внутри укрытия, подвешенным на рельс, расположенный наверху укрытия под крышей (разрез).

На фиг. 1 -3 даны следующие обозначения: 1 окно; 2 дверь; 3 опора; 4 плита (пол); 5 полуобечайка; 6 обечайка; 7 ролик; 8 дуга, которая охватывает светопрозрачную зону обечайки 6; 9 окно; 10 жгут уплотнительный.

На фиг. 4 18 однотипные детали и узлы имеют одни и те же обозначения, при этом цифрами указаны: 1 фундамент; 2 плодородный слой; 3 обечайка; 4 крыша; 5 окно стеклянное в крыше; 6 окно стеклянное в стенке обечайки; 7 утеплитель крыши; 8 утеплитель стены обечайки; 9 ножка забрала; 10 - полка забрала; 11 теплоизоляционный слой забрала; 12 ось катка; 13 - каток; 14 рельс забрала, согнутый в кольцо; 15 палец; 16 жгут уплотнительный забрала; 17 дверь в светопрозрачной зоне стены; 18 дверь в ножке забрала; 19 дверь в утепленной зоне стены; 20 лестница с площадкой для доступа к окнам для их обслуживания и мытья; 21- электропривод поворота забрала или укрытия; 22 пол второго яруса; 23 кронштейн полки; 24 полка для культурного слоя; 25 лестница-трап для перехода с одного яруса пола на другой; 26 кровля крыши в виде круглой мембраны; 27 утеплитель кровли 26; 28 силовое кольцо; 29 уголок в кольце; 30 стойка; 31 грибок; 32 болт со сферической головкой, ввернутый в стойку 30; 33 кронштейн с гнездом для головки болта; 34 фундамент стойки 30; 35 анкерный болт с гайкой для крепления кронштейна 33; 36 козырек на забрале; 37 платок из водонепроницаемой пленки нижний; 38 платок из водонепроницаемой пленки верхний; 39 слой теплоизоляционного материала; 40 кабель электрический; 41 зеркало левое; 42 зеркало правое; 43 створ светопрозрачной зоны; 44 ножка зеркала; 45 кронштейн крепления зеркала; 46 пружина прижимная; 47 лучи Солнца, когда оно находится с тыльной стороны теплицы; 48 световое пятно от "тыльных" солнечных лучей; 49 лучи Солнца, когда оно находится сбоку теплицы; 50 световое пятно от "боковых" солнечных лучей; 51 тень от левого зеркала, когда Солнце находится сбоку теплицы; 52 ось на обечайке; 53 каток на оси обечайки; 54 рельс укрытия, согнутый в кольцо; 55 - теплоизолятор на рельсе 54; 56 уплотнительный жгут укрытия; 57 прокладка; 58 пол второго яруса в поворотном укрытии; 59 стойка-колонна; 60 - фундамент стойки-колонны 59; 61 секция-модуль; 62 планка фланцевая; 63 болт с гайкой и шайбой; 64 прокладка между секциями-модулями 61; 65 левый сектор сборного забрала; 66 правый сектор сборного забрала; 67 талреп; 68 ушко, закрепленное на левом секторе сборного забрала; 69 ушко, закрепленное на правом секторе сборного забрала; 70 прокладка в стыке между правым и левым секторами по полкам и ножкам сборного забрала; 71 козырек на стенке; 72 козырек на полке правого сектора сборного забрала; 73 планка на полке левого сектора сборного забрала; 74, 75 стрелки направлений поворотов левого и правого секторов сборного забрала соответственно при переходе работы теплицы с зимнего режима на летний; 76 забрало, расположенное внутри укрытия в виде цилиндрического стакана; 77 укрытие в виде прямого конуса; 78 - забрало укрытия 77; 79 укрытие в виде усеченного прямого конуса; 80 - забрало укрытия 79; 81 укрытие в виде купола сферической формы; 82 забрало укрытия 81; 83 кровля-крыша в виде мембраны, провисшая от собственного веса; 84 забрало внутри укрытия, подвешенное на рельс 85; 85 рельс, на котором подвешено забрало 84; 86 серьги, на которых закреплены оси с роликами 13 для передачи веса забрала 84 на рельс 86.

Предлагаемая теплица (фиг. 4) состоит из укрытия, опертого на фундамент 1, и пола, несущего плодородный слой 2.

Укрытие, в свою очередь, состоит из каркаса и покрытия, которое включает в себя подвижную и неподвижную части.

Неподвижная часть укрытия имеет форму цилиндрического стакана, опрокинутого дном вверх. Цилиндрическая часть это обечайка 3, которая является стеной укрытия, а дно стакана выполняет функцию крыши 4.

Стена и крыша разделены на две зоны: летнюю, оснащенную светопрозрачными окнами на дуге, меньшей 180^o, и зимнюю на остальной части дуги. Зимняя зона покрыта теплоизоляционным слоем. Крыша имеет окна со стеклами 5 в виде секторов, а стена стекла 6 прямоугольной формы. Утепленная часть крыши покрыта утеплителем 7, а стена утеплителем 8.

Подвижная часть укрытия это забрало. Оно предназначено для перекрытия светопрозрачной зоны теплицы при работе теплицы в зимнем режиме. Забрало выполнено в утепленном исполнении. В продольной плоскости забрало имеет Г-образное сечение. Внутренняя поверхность забрала с зазором повторяет наружную поверхность неподвижной части укрытия стены 3 и крыши 4.

Забрало состоит из ножки 9 и полки 10, которые покрыты теплоизоляционным слоем 11. Ножка представляет собой стенку криволинейной формы выпуклостью наружу. В нижней части ножки 9 закреплены оси 12, на каждую из которых с возможностью вращения насажено по катку 13 с ребордами. Катки опираются на рельс 14, согнутый в кольцо и закрепленный на фундаменте 1.

Количество катков 13 определяется габаритами и весом забрала. Однако их число должно быть не менее двух. В последнем случае они должны располагаться по краям ножки или вблизи от них.

Для обеспечения свободного качения катков 13 по рельсу 14 их оси вращения должны лежать в одной горизонтальной плоскости и пересекаться на вертикальной оси симметрии обечайки 3, а сам рельс лежать горизонтально.

В верхней части ножки 9 с навесом закреплена полка 10 с отверстием по оси. Она своим отверстием насажена на палец 15, расположенный наверху в центре крыши 4.

Чтобы перекрытие светопрозрачной зоны (фиг. 5) укрытия было полным, забрало выполнено в градусном угле чуть большем 180^o.

Перекрытие окон частичное или полное осуществляется поворотом забрала вокруг вертикальной оси симметрии обечайки. Забрало при своем повороте из положения, соответствующего летнему режиму работы теплицы (фиг. 6), переходит в положение (фиг. 7), соответствующее зимнему режиму ее работы.

При полном перекрытии градусный угол, в котором выполнена светопрозрачная зона укрытия, находится внутри угла, в котором изготовлено забрало.

В положении, когда забрало перекрыло светопрозрачную зону (фиг. 7), зазор между забралом и неподвижной частью укрытия заполняется уплотнительным жгутом 16 из мягкого материала. В качестве жгута может быть использована резиновая трубка с одним или несколькими каналами, раздуваемая по команде сжатым воздухом, например, от компрессора или автомобильного насоса. Благодаря этому в укрытии образуется утепленный изолированный объем и режим работы теплицы соответствует зимнему режиму ее эксплуатации.

При переходе на летний режим достаточно забрало повернуть на угол 180^o, предварительно отключив от работы жгут 16. В этом случае забрало заходит за утепленную часть укрытия (фиг. 5 и 6) и светопрозрачная зона становится открытой, что обеспечивает доступ внутрь теплицы дневного света и солнечного тепла.

Для входа в теплицу (фиг. 4 и 5) обслуживающего персонала и выхода из нее в стене 3 обечайки и ножке 9 забрала устраиваются двери 17, 18 соответственно. Число дверей и взаимное их расположение должно обеспечивать наличие не менее двух выходов при любом режиме работы теплицы. Исходя из этого в обечайке монтируются две двери: одна 17 в светопрозрачной зоне, а другая 19 напротив нее, в утепленной зоне.

В ножке 9 забрала достаточно одной двери 18. Однако местоположение ее должно быть таково, чтобы при каждом режиме работы теплицы проем двери в ножке 9 перекликался с проемом двери в стенке 3 обечайки.

С целью обеспечения доступа к окнам для их обслуживания и мытья на забрале предусмотрена лестница 20 с перилами и площадкой наверху крыши. Доступ к окнам обеспечивается пошаговым поворотом забрала.

Для поворота забрала один из катков оснащен электроприводом 21.

На фиг. 8 показана теплица без окон в крыше. В этом случае забрало можно выполнить в виде одной криволинейной стенки, опирающейся своими катками на кольцевой рельс 14. Число катков должно быть не менее трех. Они должны быть разнесены между собой так, чтобы через площадь опоры, образованной линиями, соединяющими точки контакта катков с рельсом, проходил центр масс забрала.

Для поворота забрала один из катков 13 снабжен электроприводом 21.

На фиг. 9 в разрезе приведена теплица без забрала. Внутри укрытия, как вариант, смонтирован пол 22 второго яруса с опорой на стены обечайки. Наличие второго яруса увеличивает площадь пола и, тем самым, улучшает использование внутреннего объема теплицы. С целью дальнейшего повышения этих качеств на полу на кронштейнах 23 установлена полка 24 для культурного слоя.

Переход с наземного на ярусный пол осуществлен через люк-лаз с помощью лестницы-трапа 25. Естественно, что число ярусов может быть увеличено. Тогда, по-видимому, кроме лестниц, целесообразно применить пассажирские и грузовые лифты.

На фиг. 10 показана теплица в продольном ее разрезе в варианте исполнения крыши без стропильных ферм и настила из досок.

Крыша в этой теплице состоит из кровли 26 и утеплителя 27.

Кровля представляет собой округлой формы мембрану, полученную сваркой встык или внахлест, например, стальных листов из нержавеющей стали.

Мембрана уложена на силовое кольцо 28 и защемлена на нем по периметру.

Само кольцо 28 уложено наверху обечайки 3. Оно может быть стальным или железобетонным. В данном случае кольцо 28 железобетонного исполнения, по наружному диаметру которого сверху вмонтировано кольцо 29, полученной изгибом уголка. Кольцо 29 является закладным элементом в кольце 28. Защемление мембраны в данном случае достигается приваркой кровли 26, т.е. мембраны к полке стального уголка 29.

Для лучшего стока воды атмосферных осадков центральная часть крыши делается выпуклой. С этой целью ее центральная зона приподнята и в таком состоянии удерживается стойкой 30, скругленный конец которого входит в грибок 31.

Стойка 30 проходит по всей высоте теплицы. В нижний конец стойки ввернут болт 32 со сферической головкой. Последняя заходит в гнездо кронштейна 33, закрепленного на своем фундаменте 34 посредством анкерных болтов с гайками 35.

Приподнятие средней части крыши достигается вращением болта 32 в резьбовом отверстии стойки 30.

Стойка с концами сферической формы позволит вращение обечайки с крышей, если укрытие выполнено поворотным (см. также фиг. 14 и 16).

С целью исключения попадания атмосферных осадков в зазор между обечайкой 3 и ножкой 9 забрала вверху ножки установлен козырек 36, а кровля крыши 26 выполнена увеличенной.

Кровля крыши в виде мембраны обладает наименьшим весом, так как ее тело работает на растяжение. Такую крышу целесообразно применять во всех случаях. Она будет особенно эффективной, когда диаметр теплицы будет исчисляться десятками метров (50-100 м и более).

В описанных выше вариантах теплицы наземный пол выполнен без подогрева. Такая теплица может использоваться в средних широтах. Для расширения области ее применения, например, до районов Крайнего Севера необходимо иметь наземный пол с подогревом.

На фиг. 11 в разрезе показан наземный пол с подогревом в варианте исполнения электроэнергии (как в аналоге). Здесь плодородный слой 2 уложен в чашу, образованную двумя водонепроницаемыми платками 37 и 38, между которыми размещен слой из теплоизоляционного материала 29. Обогрев плодородного слоя осуществляется пропусканием электрического тока через кабель 40, уложенный в виде плоского змеевика.

Материалом платков могут служить, например, пленки из полиэтилена, лавсана, фторопласта и др. а в качестве теплоизолятора выступать торфяные плиты, пенопласт, плиты из вулканита и др.

Следует заметить, что совместную роль платков 37, 38 и теплоизолятора 39 могут выполнять и монолиты, например, из пенобетона [4]
Одним из качеств, которые характеризуют теплицу, является освещенность пола естественным светом. Задача по освещению становится более актуальной, если пол многоярусного исполнения, а сама теплица имеет большой диаметр.

При работе теплицы в летнем режиме указанная цель достигается тем, что теплица оснащается светоотражающими зеркалами, например левым зеркалом 41 и правым зеркалом 42 (фиг. 12 и 13).

Зеркала устанавливаются в створе 43 светопрозрачной зоны обечайки 3 теплицы. Каждое зеркало снабжено ножкой 44 с шаровой головкой. Головка посажена в сферическое гнездо кронштейна 45. Для исключения самопроизвольного поворота зеркала в гнездо заложена распорная пружина 46. Такое крепление обеспечивает зеркалу две степени свободы, что позволяет отслеживать перемещение Солнца по небосводу.

На фиг. 12 показано положение, когда Солнце находится сзади теплицы. Тогда его лучи 47, отражаясь от зеркал 41 и 42, попадают внутрь теплицы и оставляют там световое пятно 48.

На фиг. 13 показано положение зеркал относительно теплицы, когда Солнце описало дугу 90^o. В этом случае солнечные лучи 49, отражаясь от предварительно повернутого правого зеркала 42, попадают на внутреннюю поверхность стены обечайки в виде светового пятна 50. При этом левое зеркало 41, оставаясь в покое, от лучей 49 дает тень 51. Эта тень не ухудшает работу зеркала 42.

При дальнейшем движении Солнца освещение внутреннего объема будет происходить за счет прямого попадания в теплицу солнечных лучей. При этом зеркала 41, 42 необходимо поворачивать так, чтобы тени от них не попадали в теплицу или чтобы тени были минимальными.

Изменение положений зеркал может осуществляться дискретно оператором вручную либо в непрерывном режиме с помощью электропривода (на фиг. 12 и 13 не показан), работающего совместно с системами слежения и управления.

Здесь зеркала могут применяться обычного типа, т.е. стеклянные или в виде металлических листов с отполированными светоотражающими сторонами или покрытых, например, белой краской.

С целью обеспечения освещения внутреннего объема теплицы прямыми солнечными лучами в течение всего светового дня укрытие выполняется поворотным.

Вид такой теплицы показан на фиг. 14 и 15.

Для поворота укрытия по низу обечайки 3 установлены оси 52, на которые с возможностью вращения насажены катки 53 с ребордами. Катки 53 оперты на рельс 54, согнутый в кольцо и закрепленный на фундаменте. С целью утепления на внутренней поверхности шейки рельса 54 уложен теплоизолятор 55.

Между рельсом и поверхностью обечайки 3 уложен уплотнительный жгут 56 из мягкого материала. Для обеспечения одинакового зазора между рельсом и обечайкой на внутренней ее поверхности закреплена компенсационная прокладка 51 в виде полукольца. Прокладка установлена в градусном угле светопрозрачной зоны.

В качестве рельса могут выступать рельсы разных типов (железнодорожные, трамвайные, подкрановые и др.), профильный прокат в виде тавра, двутавра, уголка, швеллера и т.п. или же трубы круглого, прямоугольного, треугольного сечений.

Реборды на катках обеспечивают направление движения катков по рельсу при поворотах укрытия и исключают тем самым сход укрытия с рельса.

Чтобы вращение катков при этом было более легким, продольные оси пальцев должны лежать в горизонтальной плоскости и пересекаться на вертикальной оси симметрии укрытия, а сам рельс лежать горизонтально. Число катков определяется габаритами и весом укрытия, но их должно быть не менее трех. Катки разносятся между собой таким образом, чтобы центр масс укрытия проходил через площадь опоры, образованной катками.

При небольшом весе укрытия поворот может осуществляться усилием одного человека с использованием рычага, например лапы, применяемой при малых перемещениях железнодорожного вагона.

Лапа это двуплечий рычаг с соотношением сторон примерно 1:150. Малое плечо отогнуто кверху. Для поворота укрытия малое плечо лапы подсовывается между катком и рельсом, а на большое плечо прикладывается усилие человека сверху вниз.

Поворот укрытия может осуществляться и вращением одного из катков рукояткой через шестеренчатую или клиноременную передачу с заданным передаточным числом.

При больших массе и габаритах укрытие оснащается одним или несколькими электроприводами с передачей вращения на катки.

Управление работой приводов может осуществляться оператором либо от системы слежения за перемещениями Солнца по горизонту (на фиг. 14 и 15 механизмы поворота укрытия не показаны).

На фиг. 16 в продольном разрезе изображена теплица в варианте поворотного укрытия, имеющая пол 58 второго яруса (забрало условно не показано).

Пол 58 отделен от стен обечайки 3 укрытия с образованием между ними кольцевого зазора. Пол покоится на своих стойках-колоннах 59, каждая из которых опирается на свой фундамент 60.

В остальном этот вариант теплицы имеет то же устройство и те же узлы, что и теплица на фиг. 14.

Во всех рассмотренных выше теплицах забрало выполнено в варианте, когда оно является монолитным узлом.

При больших габаритах теплицы получение забрала соответствующих размеров связано с определенными трудностями. Они обусловливаются изготовлением, транспортировкой, монтажом забрала и т.д.

Трудности будут значительно уменьшены, если забрало выполнить сборным, например, из плоских секций-модулей 61 (фиг. 17, 18).

Силовые функции в секции возложены на каркас. Он состоит из сочетания продольных и поперечных ребер, стоек и других элементов. Снаружи каркас имеет облицовку из листового материала (стали, алюминиевого сплава, пластмассы), а внутренняя сторона покрыта теплоизоляционным слоем.

Секции между собой стыкуются скошенными гранями. Каждая грань снабжена фланцевой планкой 62. В каждой планке имеются отверстия, в которые пропущены болты 63 с гайками.

Планки 62 и болты 63 воспринимают все усилия, возникающие в забрале при его эксплуатации.

В технологические зазоры между скосами секций уложены прокладки 64 из мягкого материала, например поролона.

Забрало в виде ломаной стенки с помощью катков 13 через свои оси опирается на рельс 14.

Размеры, число секций и число рядов болтов определяются исходя из конструктивных соображений. При этом для жесткой фиксации секций 61 между собой, как минимум, один из нижних рядов должен быть из призонных болтов (болты с прессованной посадкой).

Определенный интерес представляет забрало, когда оно выполнено раздельным и состоит из нескольких частей, связываемых между собой в единое целое тогда, когда теплица работает в зимнем режиме.

На фиг. 19, 20 показано забрало в сборе, когда оно состоит из двух равных частей: левого сектора 65 и правого сектора 66. Они связаны между собой талрепами (стяжками) 67 через ушко 68, закрепленное на левом секторе, и ушко 69 на правом.

Стык между секторами по ножкам и полкам заполнен прокладкой 70 из мягкого материала, например поролона. На стенке забрала прокладка 70 закрыта козырьком 71, принадлежащим правому сектору 66. На полке этого сектора приварен козырек 72 с отверстием для пальца 15 теплицы.

Под козырьком 72 размещена планка 73, закрепленная на полке левого сектора 65. Планка 73 имеет также отверстие под палец 15, совпадающее с отверстием в козырьке 72.

Оба сектора имеют, как минимум, по два катка 13 на осях 12, опирающихся на рельс 14 с возможностью качения.

При переходе теплицы на летний режим работы необходимо талрепы 67 снять, например, с ушков 68 и повернуть левый сектор 65 по стрелке 74, а правый сектор 66 по стрелке 75.

При переходе теплицы на зимний режим работы указанные операции выполняются в обратном порядке.

Исполнение забрала в варианте, когда оно состоит из двух и более частей, целесообразно, по мнению авторов, для случаев, когда теплицы имеют большие размеры, например 50-100 м и более по диаметру и высоте 5 м и более.

Рассматриваемые варианты теплиц и их узлов являются небольшой частью возможных их исполнений.

На фиг. фиг. 21 26 приведены конструктивные схемы теплиц, которые, по мнению авторов, заслуживают внимания (окна, двери, лестницы условно не показаны).

На фиг. 21 в разрезе приведена конструктивная схема теплицы цилиндрической формы, содержащая неподвижную обечайку 3 с крышей 4 и забрало 76, расположенное внутри укрытия.

На фиг. 22 с вырезом одной четверти справа изображена конструктивная схема теплицы в виде прямого конуса, содержащая неподвижное укрытие 77 и забрало 78, расположенное снаружи укрытия.

На фиг. 23 с вырезом одной четверти справа показана конструктивная схема теплицы в виде прямого усеченного конуса, содержащая неподвижное укрытие 79 и забрало 80, расположенное внутри укрытия.

На фиг. 24 в разрезе приведена конструктивная схема теплицы в виде купола сферической формы 81 и наружным расположением забрала 82.

На фиг. 25 в разрезе изображена конструктивная схема теплицы цилиндрической формы, содержащая неподвижную обечайку 3 с крышей в виде мембраны 83, прогнувшейся от собственного веса, и забрало 76, расположенное внутри укрытия.

На фиг. 26 в разрезе показана конструктивная схема теплицы цилиндрической формы, содержащая неподвижную обечайку 3 с крышей в виде мембраны 83, прогнувшейся от собственного веса, и забрало 84, расположенное внутри укрытия. Это забрало находится в подвешенном состоянии и свой вес передает на рельс 85 через серьги 86 и ролики 13. Рельс закреплен в верхней части обечайки 3.

Работа теплиц представленных вариантов заключается в переводе их с летнего режима эксплуатации на зимний и наоборот.

Рассмотрим это на теплице, представленной на фиг. 4 7 в качестве основного варианта.

При переводе работы теплицы с летнего режима (фиг. 4-6) на зимний сначала необходимо убедится в отсутствии сжатого воздуха в уплотнительном жгуте 16, а затем включить в работу электропривод 21. Электропривод своей работой придает вращательное движения рабочему ролику 13, который, вращаясь на своей оси 12, начинает перекатываться по рельсу 14. Этот ролик своим движением через ось 12 заставляет забрало на опорных роликах двигаться по рельсу 14, поворачиваясь при этом вокруг пальца 15. Начинается перекрытие забралом светопрозрачных окон 6, 5 в стенке 8 и крыше 4 укрытия.

Так происходит до тех пор, пока все окна светопрозрачной зоны полностью не перекроются забралом. Это будет тогда, когда угол светопрозрачной зоны будет находится внутри угла охвата забрала (фиг. 7). Внутри укрытия образован утепленный объем. Далее происходит отключение электропривода из работы и фиксация забрала штатным стопорным устройством (здесь не приведен). После этого рабочие каналы жгута 16 подается сжатый воздух, например, от автомобильного насоса. От действия воздуха жгут расширяется, осуществляя тем самым уплотнение щели между неподвижной частью укрытия и забралом.

Произошло отделение утепленного объема от окружающей среды и теплица подготовлена для эксплуатации в зимнем режиме.

Для перевода теплицы на летний режим работы необходимо из жгута 16 выпустить сжатый воздух, расстопорить забрало и включить в работу электропривод. Забрало, перекатываясь на своих катках по рельсу, будет поворачиваться вокруг пальца 15.

При таком повороте окна 6, 5 светопрозрачной зоны будут освобождаться от "зашторивания". После поворота на 180^o забрало примет положение, показанное на фиг. 6, 5, 4.

Здесь окна все открыты и попадание солнечного света внутрь теплицы обеспечено. Теплица работает в летнем режиме.

В случае, если забрало выполнено составным и состоит из двух частей (секторов), равновеликих между собой, (фиг. 19, 20), то при сменах режимов работы теплицы секторы поворачиваются не на 180^o, а на 90^o.

Работа теплиц, оснащенных светоотражающими зеркалами (фиг. 12, 13) или теплиц, имеющих поворотные укрытия (фиг. 14, 15, 16) по переводу их работы с одного режима на другой, такая же что и теплицы, работа которой описана (фиг. 4, 5).

Теплицы со светоотражающими зеркалами и поворотными укрытиями реализуют возможность подачи отраженных и прямых солнечных лучей внутрь теплиц. Об этом говорилось выше при описании этих конструкций.

Рассмотрены теплицы, у которых:
укрытие выполнено в виде опрокинутого кверху дном цилиндрического стакана в неподвижном и поворотном вариантах;
укрытие несет светопрозрачные окна в стене и крыше или только в стене;
укрытие укомплектовано кронштейнами со светоотражающими зеркалами;
укрытие оснащено теплоизоляционным слоем, расположенным на внутренних сторонах стен и крыш;
забрало изготовлено в виде криволинейной стенки с полкой или в виде одной криволинейной стенки, расположенных снаружи укрытия или внутри его с опорой на рельс, закрепленный на фундаменте;
забрало выполнено в виде криволинейной стенки и подвешено на рельс, закрепленный внутри укрытия в верхней его части;
забрало изготовлено в неразборном исполнении (моноконструкция) или изготовлено из отдельных плоских (или криволинейных) секций-модулей;
забрало представляет сочетание двух или более отдельных забрал-секторов, работающих как единое целое только при работе теплицы в зимнем режиме;
наземный пол с эклектическим обогревом или без него или многоярусным исполнением пола при опоре последнего на стены укрытия или на самостоятельный фундамент с помощью стоек-опор;
крыша обычного типа, то есть подразумевающая наличие стропильных ферм, балок, настила из досок и пр. и крыша-кровля в виде круглой мембраны, защемленной по периметру на кольце на обечайке, с провисом книзу от собственного веса или приподнятием центральной зоны мембраны кверху с образованием выпуклости с помощью стойки.

Комбинации из этих узлов позволяют получить класс теплиц, содержащий самые разные конструктивные решения.

Все это говорит о широте предложенного решения.

Неотъемлимыми инженерными устройствами теплиц являются тепло-, водо-, электроснабжение, вентиляция, искусственное освещение, сигнализация и наличие других устройств и специальных систем.

Описание этих устройств и их работа здесь не приводятся, так как они не входят в рамки заявленного технического решения.

Экономичность предлагаемой теплицы определена следующим образом.

Выделены две теплицы. Одна из них теплица-прототип, укрытие которой имеет горизонтальную ось симметрии, а другая теплица предлагаемого исполнения, т.е. с укрытием, имеющим вертикальную ось симметрии.

Задавшись геометрическими размерами той и другой теплицы, найдены численные значения величин, характеризующих теплицу с точки зрения экономичности.

Такими величинами являются площадь пола F_п, внутренний объем V_вн, площадь поверхности укрытия F_у и их взаимные отношения.

Так, если взять отношение то получим число, которое показывает сколько внутреннего объема приходится на единицу поверхности.

Сравнивая эти числа обеих теплиц, определяем выгодность одной относительно другой.

Итак, у теплицы прототипа примем диаметр обечайки равным 10 м и длиной 30 м, а у предлагаемой теплицы диаметр 30 м при высоте укрытия 10 м.

Уместно заметить, указанные размеры укрытия теплицы-прототипа, по мнению авторов, являются почти предельными, в то время как у предлагаемой теплицы их можно отнести ближе к средним или даже к минимальным.

В расчетах принято многоярусное исполнение полов с расстоянием между ярусами 2,5 м.

Для теплицы-прототипа размерами d₁ x l 10 x 30 м, где d₁ диаметр в м, а l длина в м, имеем:
F_п (a+b+c)•l (6+9+9)30 720 м²,
где F_п1 площадь пола в м²,
a=6 м, b=9 м, с=9 м значения ширины пола первого, второго и третьего ярусов соответственно, в м.

Размеры взяты исходя из наиболее рационального построения ярусов пола в обечайке.

где z₁ 2 число торцевых поверхностей;
F_укр1 площадь укрытия.

,
где V_вн1 внутренний объем.

Тогда коэффициент α₁ определится:

Для предлагаемой теплицы размерами d₂ x h 30 x 10 м, где d₂ диаметр в м, h высота в м, имеем:
,
где F_п2 площадь пола в м²;
z₂ 4 число ярусов.

Площадь укрытия определится

а значение внутреннего объема составит:
.

Тогда коэффициент α₂ будет:
.

Результаты расчетов представлены в таблице.

В таблицу введены коэффициенты β и γ.

Коэффициент b показывает, какое значение площади поверхности укрытия требуется на единицу площади пола.

Коэффициент g характеризует использование внутреннего объема.

Из таблицы видно, что значения коэффициентов a, β, γ у предлагаемой теплицы предпочтительнее значений этих коэффициентов теплицы-прототипа.

А если взять соотношение то получим число, показывающее во сколько раз теплопотери у теплицы-прототипа, при прочих равных условиях, будут больше теплопотерь предлагаемой теплицы. Это же отношение характеризует и расход строительного материала, приходящийся на единицу объема, т.е. показывает экономичность.

Коэффициенты β и γ также характеризуют экономичность. С увеличением размеров предлагаемой теплицы это отношение, а также отношения других коэффициентов будет расти, что указывает на целесообразность (экономичность) теплиц больших размеров.

Заметим, что увеличение внутреннего объема и площади пола предлагаемой теплицы можно получить за счет роста одной высоты. В условиях возрастающей цены на землю, как строительной площади, этот фактор является немаловажным.

Итак, предлагаемая теплица в сравнение с теплицей-прототипом:
значительно расширяет возможности по увеличению площади пола и свободного объема;
проще по конструкции, так как не требует для своего изготовления авиационных заводов, как требует в прототипе обечайка;
не требует проведения балансировки укрытия;
имеет меньшие теплопотери и расход материала на единицу объема;
позволяет осуществить подачу внутрь теплицы отраженного солнечного света;
обладает большим разнообразием конструктивных исполнений.

Литература
1. Большая советская энциклопедия, т.25, с.1306. М. 1976.

2. Большая советская энциклопедия, т.25, с.1308. М. 1976.

3. Морев Ю.Б. Искусственное разведение червей. Фрузе, 1990.

4. Справочник машиностроителя, т.2, с. 186. М. 1961.

Использование: изобретение относится к сооружениям, применяемым в сельскохозяйственном производстве для выращивания тепличных культур и рассады в условиях резкого колебания окружающей среды. Сущность изобретения: теплица представляет собой укрытие с вертикальной осью симметрии, внутри которого размещен пол с культурным слоем 2. Укрытие по хордовому сечению разбито на летнюю остекленную зону и зимнюю - утепленного исполнения. Вдоль образующей укрытия с зазором установлено в утепленном варианте забрало с возможностью поворота вокруг вертикальной оси укрытия. Забрало выполнено из ножки 9 и полки 10 и в градусном угле, несколько превышающем градусный угол светопрозрачной зоны укрытия. Поворотами забрала осуществляется перекрытие или расшторивание окон со стеклами 6 и тем самым производится перевод с летнего на зимний режим работы теплицы и наоборот. Уплотнение между забралом и укрытием осуществляется мягким жгутом 16. Для наиболее полного использования внутреннего объема укрытия пол выполнен многоярусным. С целью расширения районов применения теплицы вплоть до Крайнего Севера наземный пол обогревается электрическим током. При работе теплицы в летнем режиме ее конструкция предусматривает освещение внутреннего объема прямыми или отраженными солнечными лучами (светом) в течение всего дня. С целью облегчения крыши несущим ее элементом сделана мембрана, полученная сваркой из стальных листов и защемленная по своим краям по верху обечайки укрытия. 13 з. п. ф-лы, 1 табл., 26 ил.

1. Теплица для выращивания тепличных культур и рассады, содержащая фундамент, пол для культурного слоя, каркас в виде обечайки с продольной осью симметрии и торцевой крышкой, покрытие со светопрозрачной зоной на дуге меньше 180^o и утепленной на остальной части, забрало в виде криволинейной стенки утепленного исполнения выпуклостью наружу, установленное с зазором вдоль образующей обечайки, жгут из мягкого материала, заложенный в зазор между обечайкой и забралом, механизм перемещения, обогревательную и осветительную ситстемы, отличающаяся тем, что каркас с покрытием и забрало установлены вертикально, причем забрало снабжено полкой с образованием Г-образного сечения и, имея угол охвата более 180^o, выполнено поворотным вокруг вертикальной оси каркаса, при этом в центре крышки обечайки, образующей крышу, установлен палец, на который свободной частью насажена полка забрала, а его криволинейная стенка с дверью, образуя ножку, в нижней части оснащена механизмом перемещения в виде катков с ребордами, опирающихся на согнутый в кольцо рельс на фундаменте с возможностью перемещения по нему. 2. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что в створе светопрозрачной зоны укрытия на кронштейнах шарнирно установлены одно или несколько светоотражающих зеркал с возможностью обеспечения направления внутрь теплицы отраженных от них солнечных лучей путем поворота зеркал, например, с помощью оператора. 3. Теплица по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по низу каркаса с возможностью вращения установлены разнесенные между собой катки с ребордами, опирающиеся на согнутый в кольцо и закрепленный на фундаменте горизонтальный рельс, причем между стенкой каркаса и рельсом уложен жгут из мягкого материала, а один из катков снабжен приводом поворота, например, электрическим. 4. Теплица по пп.1 3, отличающаяся тем, что забрало выполнено без полки в виде одной криволинейной стенки с опорой на катки, разнесенные между собой так, чтобы центр масс забрала проходил через площадь опоры, образованную линиями, соединяющими точки контакта катков с рельсами. 5. Теплица по п.4, отличающаяся тем, что забрало выполнено в виде сборки из отдельных плоских или криволинейных секций-модулей, каждая из которых имеет по две стыковочные скошенные с уступами грани с отверстиями, через которые пропущены болты, нижние из которых посажены с натягом, а в зазор, образованный уступами, заложена мягкая прокладка, например, из поролона. 6. Теплица по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что забрало выполнено из левой и правой половин, стыкуемых между собой по образующей, причем у левой половины на полке в районе стыка закреплена планка с отверстием под палец в центре крышки укрытия, а полка правой половины в районе стыка оснащена козырьком с отверстием, совпадающим с отверстием в планке левого забрала, а на стенках забрала выполнены ушки для талрепов для соединения половин в единое целое. 7. Теплица по пп.4 6, отличающаяся тем, что рельс в виде кольца для забрала размещен вверху обечайки, а забрало в верхней части оснащено серьгами с закрепленными в них осями с катками, с ребордами, опирающимися на рельс с возможностью перемещения по нему. 8. Теплица по пп. 4 7, отличающаяся тем, что забрало снабжено приводом поворота, например, электрическим. 9. Теплица по пп.1 8, отличающаяся тем, что кровля крышки выполнена из листового прочного материала, например, стали, в виде круглой мембраны, а каркас наверху оснащен силовым кольцом с возможностью крепления мембраны по периферии, например, сваркой. 10. Теплица по п.9, отличающаяся тем, что середина мембраны с образованием выпуклости через грибок поддерживается стойкой, нижний конец которой с возможностью поворота помещен в гнездо кронштейна, закрепленного на фундаменте. 11. Теплица по п. 9 или 10, отличающаяся тем, что середина мембраны с образованием выпуклости через силовую корзину веерного типа поддерживается стойкой, нижний конец которой закреплен на фундаменте, а верхний помещен в гнездо в малой плите корзины с возможностью поворота. 12. Теплица по каждому из пп.1 11, отличающаяся тем, что по периметру пола установлены кронштейны с закрепленными на них полками для культурного слоя, а пол выполнен многоярусным с люками-лазами с возможностью перехода с одного яруса на другой с помощью, например, лестниц-трапов. 13. Теплица по п. 11, отличающаяся тем, что пол первого и последующих ярусов отделен от стен каркаса и подпирается стойками-колоннами, расположенными внутри каркаса по его оси или вокруг нее. 14. Теплица по пп.1 13, отличающаяся тем, что наземный пол состоит из слоя плодородной земли, уложенной на подушку в виде чаши из теплоизолятора, заключенного в водонепроницаемые платки, например, из полиэтилена, а по низу плодородного слоя уложен для обогрева электрический кабель в виде плоского змеевика, подключенный к источнику электрического тока низкого напряжения, например, 24 В.