CN101032209A - 一种用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置 - Google Patents

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刘红
于承迎
杨晨亮
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Abstract

本发明公开了一种用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置。该装置主要由光源室、栽培室、栽培基质室、壳体及固定装置组成。主要特征是光源室设有冷气流以带走热量；栽培室设有环境空气和冷气两种进气口，各侧面均设有出气口，设有折叠式双层操作窗；栽培基质由宽度不同的盖板固定，蔬菜栽培区的盖板间留有缝隙，用具有粘扣功能的材料连接；装置固定采用支撑脚、底部固定脚、背面固定脚多种形式结合。整个装置装配灵活、操作简单，菜种栽种后至收获无需再进行任何人工操作，为潜艇工作人员新鲜蔬菜的长久连续供应提供了便利途径。

Description

一种用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置
技术领域
本发明涉及一种蔬菜栽培装置，主要用于潜艇或空间站，为乘员长期连续提供新鲜蔬菜。装置设计主要针对应用的特殊环境，充分考虑了抗震、抗晃、空间节省的特点。
背景技术
蔬菜中含有人体所不可缺少的营养成分，如维生素、碳水化合物、矿物质都是维持机体正常生理活动所必要的。第二次世界大战期间，美国舰队长期在海上执行任务，士兵便由于吃不到新鲜蔬菜，许多人得了坏血病。因此，保证足够数量的蔬菜摄入量，是机体健康的重要保障。
目前，对于潜艇远航食品，大多采用罐头食品与生鲜食品相结合的供应方式。其中包括短期储备的新鲜蔬菜，经保鲜技术处理的萝卜、冬瓜等“保鲜菜”，罐头食品以及经速冻技术加工的“速冻菜”。这些食品都是在出发前一次性储备的，除了重量的巨大，由于新鲜蔬菜储存上的困难，在一次任务中只能实现开始阶段短期(大约10天左右)的保障，之后潜艇官兵只能食用“保鲜菜”、“速冻菜”以及罐头食品。另外，太空食品也基本上是已经加工好的贮存食品，主要包括复水食品、热稳定食品、中等湿度食品、以及冷冻、冷藏的蔬菜，具有同样问题，。而且不管是潜艇还是空间站任务周期越长，这一缺点越显明显。
此外，长期储存的蔬菜除了新鲜性差的缺点外，还有可能对人体健康产生一定危险。俄罗斯最新医学研究成果表明，胡萝卜、香蕉、南瓜、柑橘、茴香、蒜叶等一些富含贝塔胡萝卜素的果蔬经过长期储藏后会产生抗氧化剂，帮助有害细菌击溃免疫系统细胞的进攻，甚至受到抗氧化剂保护的有害细菌会反过来摧毁人体免疫系统。
技术内容
本发明创造的目的在于提供一种用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，可以为潜艇或空间站乘员长期连续地提供新鲜蔬菜，它具有空间利用率高、抗震、自动化控制、操作简单的特点。
为达到上述目的，采取的技术方案是：本装置壳体由不锈钢制成，上层为光源室，中层为栽培室，下层为栽培基质室；光源室光源采用红、蓝光搭配的发光二极管，内有冷气流通，用于光源的冷却；栽培室设有多个进气口，分环境空气和冷气两种进口，各侧面均设有出气口，正面开有折叠式的双层操作窗；栽培基质采用高分子吸水材料，与控释肥混合后置于盖板下面并固定；基质水分补充由湿度探头和滴漏管联合作用完成；基质下方设有网状承托板和出水口，以用于水分渗沥并收集排出。装置固定采用支撑脚、底部固定脚、背面固定脚多种方式，灵活可选。
所述的光源室由具有透光和隔热功能的透光板将其和栽培室隔离，光源室设有冷气进气管和出气管，以带走光源产生的热量。
所述的发光二极管光源具有很好的抗震功能，红蓝光辐射通量比为9/1。其安装和更换操作均打开装置顶盖进行，其打开方式为折叠式，以节省空间。
所述的栽培室进气口为2-6个，包括1-3个将环境空气吹入栽培室的风扇口，该气体中CO2浓度相对较高，对蔬菜的生长有促进作用；1-3冷气进口，将制冷后的空气吹入栽培室，气体流量可控，用于调节栽培室内温度。
所述的栽培室冷气进口处设有条状折流板，用于缓冲进入的冷气气流，使冷气均匀扩散。
所述的栽培室各侧面均开有出气口，使栽培室内的空气流动均匀，避免死角。
所述的栽培室内壁具有强反光性，提高光源利用率。
所述的栽培室双层操作窗，外层窗为内壁反光的金属材料，内层窗为透明材料，且结构设计为折叠式，打开时无需不占用其它空间。
所述的栽培基质与控释肥混合装入装置后，在蔬菜生长过程中无需再补充任何营养。
所述的基质盖板用蝶形螺母固定于支撑板。支撑板每隔5-20mm开一个固定孔，盖板宽度9-50mm，可拆卸，调节盖板能调节不同蔬菜的栽培间距。在盖板之间留有5-20mm的缝隙，用具有粘扣功能的材料连接。保证蔬菜发芽可从粘扣缝隙钻出生长，晃动和震动也不会出现水和基质的外溢。
所述的网状承托板用于栽培基质的承托和多余水分的渗沥，并能保持栽培基质下部的透气性，其下设有渗沥液收集坡，将水收集至出水口排出。
所述的装置箱体具有多种固定方式，2-4个可拆卸式金属条作支撑脚，可装可拆。支撑脚拆掉后，可通过底部4-6个固定脚固定于地板，或背面的2-6个固定脚结合撑托架固定于墙壁。这样通过多种灵活固定方式，既可以避免晃动对稳定性的影响，还可以多种形式充分利用潜艇或空间站内的狭小空间。
综上，本发明装置利用无土栽培基质固定、控释肥提供营养、滴漏管补充水分，发光二极管提供光照，实现了蔬菜的栽培。其设计具有结构紧凑，空间利用效率高，能够自动控制的优点。另外箱体的固定、光源的选择以及基质的固定具有抗晃、抗震的特点。
附图说明
图1为本栽培装置的主视图。
图2为本栽培装置的A-A位置的左视图。
图3为本栽培装置B-B处光源设计说明图。
图4为本栽培装置C-C处基质盖板设计说明图。
具体实施方式
本发明的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，如附图1、2所示，其结构主要由光源19、栽培室17、冷气进口1、风扇口2、出气口15、盖板4、支撑脚10组成。其中透光板20将光源室与栽培室分开；栽培室17通过冷气进口1、风扇口2及出气口15进行气体交换，冷气进口1处设有条状折流板18；操作窗16内层装有透明材料的内层窗口21；基质盖板4通过蝶形螺母5固定于支撑板14；基质水分由湿度探头7监测，滴漏管6补充；基质室底部装有承托网13，其下方为具有一定坡度的渗沥液收集坡8，坡度最终倾向于出水口12；支撑脚10由螺栓11固定，同时背面固定脚3、底部固定脚9及支撑脚10具有同样的固定作用，可相互替代使用。
如图3所示，光源19由10组LED点阵模块192组成，每组LED点阵模块由高亮度红、蓝LED191搭配焊接于抗震材料上，LED点阵模块通过紧固螺丝196固定在支撑板193上。光源室设有冷气进气管194和出气管197，以带走光源产生的热量。
如图4所示，盖板4在9-50mm范围内设计有多种不同宽度，可拆卸。某些特定盖板用具有粘扣23的材料22连接。
使用本装置时，首先根据环境需要，从背面固定、底部固定、支撑脚固定三种方式中选择合适方式将箱体固定；之后打开操作窗口将已经混合有定量控释肥的基质装入基质层，加适量水，使基质吸水膨胀；然后将盖板压到栽培基质和滴漏管之上，利用蝶形螺丝固定于支撑板，在需要播种蔬菜的区域，两边装连有粘扣材料的盖板；之后打开装置顶部折叠式窗口，将LED点阵模块通过紧固螺丝固定于支撑板；整个装置安装完毕后，打开盖板粘扣，按照标示的缝隙将蔬菜种子播种于栽培基质，使种子位置对准粘扣处，关闭粘扣；打开光源、冷气、风扇及进水控制，装置进入自动运行。蔬菜生长过程中，可通过打开外层窗口观察。
当蔬菜成熟，打开操作窗口收获，并播种下一批蔬菜。在应用中，可以设置几个装置，分不同阶段播种，也可以在一个装置内的不同区域分阶段播种，如此可以实现蔬菜序批式连续收获，从而满足潜艇或空间站乘员的需求。
针对潜艇或空间站任务的长短，可以选择不同有效期的控释肥，从而保证任务中营养的充足，在任务完成返回后，进行基质肥料的更换补充。若任务特别长，也可携带一定量控释肥用于任务中的补充。
该发明装置体积紧凑、空间利用率高、可以实现播种后的自动化控制，同时针对潜艇的特殊任务，具有抗晃、抗震的特点。在潜艇远航或空间站任务中，可以为乘员长期连续提供新鲜蔬菜，保证了更充足的营养，为任务执行提供了保障，具有很大的利用价值。

Claims (9)

1、一种用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：由光源室、栽培室、栽培基质室、壳体及固定装置组成，可实现蔬菜的自动化栽培和序批循环供给蔬菜。
2、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：用具有透光和隔热功能的透光板将光源室和栽培室隔离，光源室设有冷气进气管和出气管，以带走光源产生的热量。
3、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：栽培室设进气口2-6个，包括1-3个将环境空气吹入栽培室的风扇口，该气体中CO2浓度相对较高，对蔬菜的生长有促进作用；1-3冷气进口，将制冷后的空气吹入栽培室，气体流量可控，用于调节栽培室内温度。
4、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：栽培室冷气进口处设有条状折流板，用于缓冲进入的冷气气流，使冷气均匀扩散。
5、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：栽培室各侧面均开有出气口，使栽培室内的空气流动均匀，避免死角。
6、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：栽培基质室由顶部的盖板与培养室隔开，盖板用蝶形螺母固定于支撑板。支撑板每隔5-20mm开一个固定孔，盖板宽度9-50mm，可拆卸，调节盖板能调节不同蔬菜的栽培间距。在盖板之间留有5-20mm的缝隙，用具有粘扣功能的材料连接。保证蔬菜发芽可从粘扣缝隙钻出生长，晃动和震动也不会出现水和基质的外溢。
7、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：栽培基质由网状承托板承托，以防水分过多。多余水分可渗沥排出，保持栽培基质下部的透气性。
8、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：蔬菜播种和收获的操作窗为两层，外层窗为内壁反光的金属材料，内层窗为透明材料，且结构为折叠式，打开时不占空间。
9、根据权利要求1所述的用于潜艇或空间站的蔬菜栽培装置，其特征在于：装置固定方式为多种：2-4个可拆卸式金属条作支撑脚，可装可拆。支撑脚拆掉后，可通过底部4-6个固定脚固定于地板，或背面的2-6个固定脚结合撑托架固定于墙壁。这样通过多种灵活固定方式，既可以避免晃动对稳定性的影响，还可以多种形式充分利用潜艇或空间站内的狭小空间。
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