ТЕПЛИЦА-ОПРЕСНИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК A01G31/02 C02F1/14 

Изобретение относится к устройствам для выращивания растений и опреснения воды и предназначено для использования в аридных и других зонах, где ощущается дефицит пресной воды.

Цель изобретения - использование тепличного комплекса для опреснения воды, которую можно использовать для выращивания растений, а также для получения электроэнергии.

Известны опреснительные установки, использующие энергию солнца [1]. Но далеко не везде количества ясных дней достаточно для стабильной работы такого опреснителя.

Использование других источников энергии и, в частности атомной энергии, дорого, сложно и небезопасно в экологическом отношении.

Известны тепличные комплексы энергоавтономного типа, которые способны вырабатывать энергию за счет утилизации роста растений [2]. Однако эти комплексы нуждаются в пресной воде для своего функционирования.

Известно также, что некоторые водоросли и другие морские организмы способны на свету поглощать соли, а в темноте их отдавать [3].

Совмещение тепличного комплекса энергоавтономного типа и биологического метода опреснения воды поэтому представляется целесообразным.

С этой целью известные полусферы с уложенными на них вегетационными трубами и размещенными в этих трубах растениями [2] устанавливают в многоярусные башни с размещением полусфер друг над другом, а вегетационные трубы помещают в кольцевые трубы, где кроме вегетационных труб располагают выростные цепи, включающие камеры с морскими организмами. Многоярусные башни, установленные на круговой платформе, оборудованной поворотным механизмом, выполнены с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси устройства и выработки электрической энергии, причем платформа служит ротором электрогенератора, а в качестве статора используют лестнично-лифтовую шахту, установленную в центре устройства.

На фиг. 1 представлен план устройства, на фиг.2 - разрез устройства по А-А на фиг.1; на фиг.3 - план полусферы; на фиг.4 - разрез полусферы по Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - фрагмент кольцевой трубы с вегетационной трубой и выростной цепью (аксонометрия); на фиг.6 - продольный разрез вегетационной трубы, вид сбоку (фрагмент); на фиг.7 - то же, вид сверху; на фиг.8 - схема связей между камерами выростной цепи; на фиг.9 - продольный разрез развертки выростной цепи по В-В на фиг.5; на фиг.10 - поперечный разрез кольцевой трубы по Г-Г; на фиг.11 - то же, по Д-Д; на фиг.12 - то же, по Е-Е; на фиг.13 - то же, по Ж-Ж; на фиг.14 - то же, по 3-3; на фиг.15 - тоже, по И-И; на фиг. 16 - то же, по К-К, на фиг.17 - поперечный разрез кольцевой трубы на VII уровне вегетационно-выростной башни; на фиг.18 - то же на VI уровне; на фиг. 19 - то же на V уровне; на фиг.20 - то же на IV уровне; на фиг.21 - то же, на III уровне; на фиг.22 - то же, на II уровне; на фиг.23 - то же, на I уровне.

На фиг. 1 и 2 приведена лестнично-лифтовая шахта 1 и соосная с ней платформа 2, установленная с возможностью поворота вокруг центральной вертикальной оси 3 с закрепленными на платформе 2 вегетационно-выростными башнями 4, включающими расположенные друг над другом полусферы 5 (фиг.3 и 4), на поверхности которых спиралевидно уложены светопрозрачные кольцевые трубы 6 переменного сечения, внутри которых размещены вегетационные трубы 7 переменного сечения и выростные цепи 8 (фиг.5, 6 и 7). Внутри вегетационных труб 7 установлены контейнеры с растениями 9, уложенными в эластичные сетки 10, установленными в держатели 11, объединенные телескопическими связями 12. Вегетационные трубы оборудованы осветительными приборами 13, пленками сбора конденсата питательного раствора 14, направляющими 15, по которым перемещаются контейнеры с растениями и соплами подачи газовой смеси 16, благодаря залпам которых наряду с залпами питательной аэрозоли происходит перемещение конвейеров растений [2].

Выростные цепи 8 (фиг.8) представляют из себя объединенные между собой соединительными трубами 17 камеры нормального давления 18 со светопрозрачной оболочкой камеры высокого давления 19 со светонепрозрачной оболочкой и размещенными в них морскими организмами 20, находящимися в соленой (морской) воде и обладающими свойствами при определенных условиях (изменение освещенности, давления, газового состава и температуры) отнимать соль из морской воды и, наоборот, отдавать соль при изменении указанных условий. Между камерами нормального 18 и высокого давления 19 установлены рекомпрессионные камеры 21, а также камеры регенерации питательного раствора 22 и камеры сбора рассола 23. На верхней поверхности полусфер 5 (фиг.2 и 4) установлены помещения высадки рассады и запуска мальков 24, а в нижней части полусфер 5 - помещения сбора урожая и вылова морепродуктов 25. Эти помещения имеют окна 26, через которые осуществляется связь с вегетационными трубами 7 и выростными цепями 8, при этом через окна 26 проходят окончания обратных труб 27, по которым перемещаются конвейеры с порожними держателями 11 растений, выращенных в вегетационных трубах. В тех местах, где помещения высадки рассады и запуска мальков 24 расположены смежно с помещениями сбора урожая и вылова морепродуктов 25, они объединяются.

По мере опреснения воды число вегетационных труб 7 в кольцевых трубах 6 увеличивается, начиная с верхнего яруса вегетационно-выростной башни 4, но при этом одна вегетационная труба в любом случае в кольцевой трубе 6 остается и располагается она вдоль кольцевой трубы в ее центре, а остальные вегетационные трубы 7 и выростные цепи 8 оплетают эту вегетационную трубу (фиг. 5 и 9-23). Растения, перемещаясь вдоль вегетационных труб, и благодаря залповым выбросам аэрозоли и газовой смеси [2] перемещают не только вегетационные трубы, в которых они находятся, но и полусферы 5, на которых они установлены, а вместе с ними и вегетационно-выростные башни 4, установленные на общей платформе 2, оборудованной поворотным устройством, приводят в движение платформу 2. Вместе с тем отдельные вегетационно-выростные башни могут быть эпизодически отключены для зарядки или ремонта, не мешая при этом вращению платформы. Каждая из полусфер 5 снабжена горизонтальным транспортным переходом 28, связывающим ее с шахтой 1, где размещены вертикальные лифты 29, снабженные системой передвижения, фиксации у проемов переходных кабин 30, расположенных как в шахте 1, так и в переходной кольцевой камере 31, при этом камера 31 установлена с зазором 32 относительно шахты 1, а кабины 30 выполнены с возможностью перемещаться в радиальном и кольцевом направлениях и соединяться попеременно как с выходами вертикальных лифтов, так и с входами горизонтальных транспортных переходов 28.

На фиг.2 приведен разрез устройства, где виден козырек 33 шахты 1, служащий защитой башен 2 от атмосферных осадков и пыли, на покрытии 34 козырька оборудована вертолетная площадка для доставки грузов, а под покрытием установлены резервуары с пресной 35 и морской 36 водой.

Морские организмы 20, попадая в камеру нормального давления 18, отнимают соль у морской воды и затем, минуя камеру регенерации питательного раствора 22, попадают в верхнюю рекомпрессионную камеру 21, причем часть обессоленной воды, попадая в камеру регенерации питательного раствора 22, обогащается дополнительными компонентами и освобождается от излишних компонентов, после чего питательный раствор попадает по растворопроводу 37 в находящуюся рядом вегетационную трубу 7 для питания растений (фиг.8). При этом дополнительные компоненты поступают с пресной водой в камеру регенерации питательного раствора 22 из помещения высадки рассады при помощи подвижных емкостей 38, а излишние компоненты смываются в нижележащие камеры выростной цепи. Затем морские организмы попадают в камеру высокого давления 19, расположенную к поверхности полусферы в затемненной части трубы 6, где они отдают соль, после чего их сливают в камеру сбора рассола 23, откуда они попадают в нижележащую рекомпрессионную камеру 21. Из камеры сбора рассола 23 рассол откачивают в подвижные емкости сбора рассола 40 для последующей утилизации. Морские организмы из рекомпрессионной камеры 21 сливают в подвижные камеры-контейнеры 41, которые доставляют морские организмы в помещение сбора урожая и вылова морепродуктов 25, где после сортировки, регенерации и обогащения подвижные камеры-контейнеры 41 доставляют обогащенные морские организмы в нижележащие смежно расположенные полусферы 5 в пределах общей вегетативно-выростной башки 4, где подвижные камеры-контейнеры 41, присоединившись к камерам нормального давления 18, расположенные с наружной стороны светопрозрачной трубы 6, заполняют цепь 8 морскими организмами, после чего цикл опреснения внутри этой цепи повторяется. Подвижные камеры-контейнеры 41 и подвижные емкости 38 и 40 снабжены системой перемещения, герметичной фиксации и расфиксации, позволяющей осуществлять процесс опреснения. Вегетационные трубы 7 связаны с камерой 23 растворопроводом 39.

С каждым циклом засоленность воды снижается, а на каждом нижележащем ярусе остается все меньше цепей 8 в пределах кольцевых труб 6 и все больше вегетационных труб 7 (фиг.17-23), при этом освободившиеся камеры-контейнеры 41 с обработанными морепродуктами перемещаются для утилизации вверх при помощи лифтов, а опорожненные камеры-контейнеры заполняют свежими морепродуктами и отправляют в верхние полусферы, после чего процесс опреснения повторяется. Платформа имеет круговой ротор, с зазором от которого расположен круговой статор, установленный в нижнем поясе шахты с возможностью генерировать и аккумулировать электроэнергию.

Источники информации
1. Апельцин И. Э., Клячко В. А. Опреснение воды. Москва, 1968 г.

2. Саркисов С. К., Саркисов А. С. Способ выращивания растений и устройство для осуществления. Патент РФ 2128905, опубл. 20. 04. 99, БИ 11 за 1999 г.

3. Большая Советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1974, т. 18,с. 1304.

Использование: изобретение относится к устройству для утилизации энергии, выделяемой в процессе выращивания растений в районах, где ощущается дефицит пресной воды. Сущность изобретения заключается в использовании свойства морских организмов отнимать на свету соль из морской воды и регенерации ее в виде питательного раствора для растений, установленных в держателях, связанных в конвейеры, помещенные в вегетационные трубы, спиралевидно установленные на поверхности полусфер. Они размещены друг над другом, образуя башни, установленные на единой круговой платформе с возможностью вращения платформы вокруг лестнично-лифтовой шахты, установленной в центре окружности. Платформа, оборудованная круговым ротором, вращаясь вокруг шахты, снабженной статором, обеспечивает генерирование электроэнергии для самого устройства и других нужд. Это обеспечивает использование тепличного комплекса для опреснения воды, которую можно использовать для выращивания растений. 3 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Теплица-опреснитель, включающая вегетационные трубы переменного сечения, уложенные спиралевидно на поверхности полусфер, в которых установлены конвейеры держателей с растениями, помещенными в эластичные сетки, соединенных между собой, с возможностью перемещения вдоль труб и способствующих повороту полусфер вокруг вертикальной центральной оси полусфер, отличающаяся тем, что вегетационные трубы заключены в кольцевые трубы переменного сечения, куда установлены также выростные цепи, включающие сферические камеры с нормальным давлением, высоким давлением, рекомпрессионные камеры, камеры регенерации питательного раствора и камеры сбора рассола, объединенные между собой соединительными трубами с размещенными в камерах морскими организмами, способными в определенных условиях, в частности, при нормальном давлении и на свету поглощать соль, а при высоком давлении и в темноте отдавать соль в морскую воду, при этом между камерами с нормальным давлением и высоким давлением размещены рекомпрессионные камеры, камеры регенерации питательного раствора и камеры сбора рассола, при этом перелив содержимого камер осуществляется сверху вниз, камеры с нормальным давлением и кольцевые трубы выполнены светопрозрачными, а над полусферами установлены помещения высадки рассады и запуска мальков, под полусферами - помещения сбора урожая и вылова морепродуктов. 2. Теплица-опреснитель по п. 1, отличающаяся тем, что полусферы расположены друг над другом в несколько ярусов, образуя вегетационно-выростные башни, при этом помещения высадки рассады и запуска мальков в тех местах, где они расположены смежно с помещениями сбора урожая и вылова морепродуктов, объединены, при этом по мере перехода от верхних полусфер к нижним соотношение вегетационных труб и выростных цепей меняется за счет увеличения вегетационных труб внутри кольцевых труб, при этом одна из вегетационных труб размещена вдоль оси кольцевой трубы, в то время как остальные вегетационные трубы и выростные цепи оплетают эту центрально установленную вегетационную трубу таким образом, что светопрозрачные камеры с нормальным давлением располагаются с наружной стороны светопрозрачной кольцевой трубы, а камеры с высоким давлением примыкают к поверхности полусферы и находятся в затемненной части кольцевой трубы. 3. Теплица-опреснитель по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что вертикальные вегетационно-выростные башни установлены на единой круговой платформе вокруг расположенной в центре устройства лестнично-лифтовой шахты, служащей для подачи контейнеров с растениями и морскими организмами и связанной поярусно с каждой из полусфер вегетационно-выростных башен горизонтальными транспортными переходами, при этом платформа снабжена круговым ротором, с зазором от которого расположен круговой статор, установленный в нижнем поясе шахты с возможностью генерировать и аккумулировать электроэнергию, а для доставки контейнеров между шахтой и горизонтальными переходами установлены кольцевые переходные камеры, снабженные переходными лифтовыми кабинами с возможностью кабин попеременно соединяться с выходами вертикальных лифтов и со входами горизонтальных переходов. 4. Теплица-опреснитель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что лестнично-лифтовая шахта сверху покрыта козырьком, служащим защитой вегетационных выростных башен от атмосферных осадков и пыли, при этом под покрытием козырька установлены резервуары с пресной и соленой водой, а на покрытии оборудована вертолетная площадка для снабжения устройства рассадой и мальками и вывоза плодов и морепродуктов.