CN103141339A - 一种高度和坡度可调节的大棚 - Google Patents

Abstract

一种高度和坡度可调节的大棚，包括设置在地面上的若干排主立柱和由每排主立柱支撑的纵梁，纵梁两侧设有棚顶面，棚顶面基部侧连接在纵梁上并可绕纵梁转动，棚顶面与主立柱之间设有棚顶面支杆，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面上，棚顶面支杆的杆部插接在主立柱上，棚顶面宽度W与主立柱高度h关系为W=0.7-1.2h，相邻排主立柱间的横向距离H小于两个棚顶面的宽度之和2W，使得相邻棚顶面能够搭接。本发明用作连栋大棚和独栋大棚，可以兼顾通风、防雨、防晒和保温等需求，以及无需大棚时可以向下翻转棚顶面使得地面处于半开放状态，便于机械化耕作，非常方便。

Description

一种高度和坡度可调节的大棚

技术领域

 本发明属于温室大棚技术领域，具体是涉及一种高度和坡度可调节的大棚。

背景技术

目前较为实用的温室大棚大致包括单栋大棚、连栋大棚、日光大棚、简易塑料拱棚等，    其中单栋大棚优点有排雨方便，在棚面角15度以上覆雪荷载就能自动滑落，夏季通风散热好，缺点有冬季散热量大，造价昂贵，不易上规模；连栋大棚优点有土地利用率高，保温性能好，跨度大，空间大，便于机械化和集中化管理，缺点有自然通风能力差，无覆雪荷载滑落功能，对结构强度要求较高，造价高，不适宜雪量特别大的地方；日光大棚是我国北方较为普及的一种保护地种植方式，其优点有造价较低，保温性能高，缺点有土地利用率低，单个规模小，不利于机械化和集中化管理，虽有一定的雨雪荷载滑落功能，但其单个面积的增大依然受制于其结构对大雪荷载的承重能力；简易塑料拱棚是我国南方较为普及的一种保护地种植方式，其优点有造价低廉，有一定的环境调控能力，缺点有土地利用率低，单个规模小，不利于机械化和集中化管理，虽有一定的雨雪荷载滑落功能，但其结构强度偏低，致使每年都有大量的塑料拱棚因雨雪垮塌。以上所有结构都存在着大棚跨度的需求与结构强度、支柱数量、造价之间的矛盾，大棚跨度加大，要么增加支柱，导致作业管理不方便；要么增加结构强度，提高横梁和支柱的强度标准，导致造价大幅上升，且其自重负荷也大幅上升，特别是将覆雪荷载作为主要荷载考虑时，这一点尤其凸现。

发明内容

 本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种高度和坡度可调节的大棚。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高度和坡度可调节的大棚，包括设置在地面上的若干排主立柱和由每排主立柱支撑的纵梁，所述纵梁两侧设有棚顶面，棚顶面基部侧连接在纵梁上并可绕纵梁转动，棚顶面与主立柱之间设有棚顶面支杆，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面上，棚顶面支杆的杆部插接在主立柱上，棚顶面宽度W与主立柱高度h关系为W=0.7-1.2h，相邻排主立柱间的横向距离H小于两个棚顶面的宽度之和2W，使得相邻棚顶面能够搭接。

作为优选，所述棚顶面包括棚顶面拱杆，棚顶面拱杆一端连接在纵梁上，另一端连接在一根与纵梁平行的卡槽上，由纵梁、棚顶面拱杆、卡槽共同覆盖透明薄膜构成棚顶面，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面的拱杆上；或者所述棚顶面由若干块透明板材拼接构成，棚顶面支杆的上端铰接在透明板材上，透明板材可以选用各类透明、硬质、轻质、能承重的有机玻璃、塑料板、中空PC阳光板等，该透明板材能以其自身的强度接受棚顶面支杆的支撑，透明板材虽比塑料薄膜一次性投入高，但使用寿命长，无需经常更换，自身质量轻，承重能力大，雨雪的下滑能力强。

作为优选，所述纵梁为单根或双根：当纵梁为单根时，两侧的棚顶面基部侧均铰接在纵梁上；当纵梁为双根时，两侧的棚顶面基部分别铰接或固定在对应侧的纵梁上。

一种高度和坡度可调节的大棚，使用方法为：当用作连栋大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向上翻转棚顶面，使棚顶面自由侧的高度高于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于搭接状态，并将最外侧的棚顶面翻折下并与地面连接，此时所有的棚顶面连成一个连栋大棚；当用作独栋大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向下翻转棚顶面，使棚顶面自由侧的高度低于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于分离状态，棚顶面自由侧与地面之间设有棚立面；当无需大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度或拆卸掉棚顶面支杆，以纵梁为轴向下翻转棚顶面至其自由侧处于主立柱底部，此时地面处于半开放状态，便于机械化耕作。

作为优选，所述大棚的使用方法中，当连栋大棚需要通风时，调整一侧棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向上或向下翻转棚顶面，使得相邻棚顶面自由侧上下错开，此时相邻棚顶面自由侧之间连接有防虫网。

作为优选，所述大棚的使用方法中，当连栋大棚需要加强保温效果时，在大棚内上部空间设有至少一层透明保温幕。

作为优选，所述大棚的使用方法中，当独栋大棚需要加强保温效果时，在大棚内地面上设有简易小拱棚。

本发明中主立柱为主要承重件，应严格垂直深埋于地下或固定于水泥基础上，可选用8分以上壁厚1.5mm以上的热镀锌钢管或8×8cm以上钢筋水泥柱，上面装配有供给纵梁、棚顶面支杆等支撑或作物攀藤搭架用的插孔或插销，为方便人工作业，各类插孔插销高度如无特殊需求，不应高于2.2m。

本发明中纵梁材料可采用热镀锌钢管，单根时，应为6分以上壁厚1.2mm以上，双根时可为4分以上壁厚1.2mm以上，根据主立柱的间隔，还可适当增加纵梁的辅助支撑。

本发明中有棚顶面支杆支撑的棚顶面拱杆可选用4分以上壁厚1.2mm以上的热镀锌钢管，无棚顶面支杆支撑的棚顶面拱杆也可选用弹性良好的竹片，可大幅降低材料成本以及棚顶面本身的自重。棚顶面拱杆一端连接在纵梁上，另一端连接固定在卡槽上，该卡槽槽口朝向地面，既可固定拱杆，也可通过卡簧将透明薄膜的一边卡置在卡槽内，在连栋大棚状态下相邻棚顶面自由侧搭接时，还可以利用槽口卡住棚顶面自由侧，加强其搭接的牢度，也可防风防雨。

本发明中在主立柱上也需设置卡槽，该卡槽固定在主立柱和纵梁之上，并由其承重，主要作用是固定透明薄膜以及在连栋大棚组合使用时作为天沟用于排雨水。当预期雨量较大时，可将设置卡槽宽度大于6cm、深度大于3 cm的规格。

为使棚顶面翻折下来时，能尽量靠近主立柱，少占地面投影面积，以利于机械作业，所以棚顶面拱杆的长度不应长过主立柱高度过多，但又为了能获取足够的跨度，且连栋大棚最外侧的两个棚顶面落下时，能完全遮住连栋大棚的两侧，所以棚顶面拱杆可以设置为主立柱高度的1-1.1倍。

本发明中棚顶面支杆可选用4分以上壁厚1.2mm以上的热镀锌钢管，在棚顶面高度和坡度的调节中起到关键的作用，需准确计算在支撑棚顶面时的支撑角度、在棚顶面拱杆上所需支撑的位置以及在主立柱上插接位置和角度。棚顶面支杆可选用两段螺接或插接的结构，当用作独栋大棚时，其中一段依然支撑于棚顶面和主立柱之间，另一段则可用于将棚顶面自由侧支撑在地面上，这样可以不用补充材料而加强棚顶面的支撑强度。

本发明用作连栋大棚时，为确保保温效果以及防雨效果，两棚顶面自由侧连接处应尽量做到密闭，为保持一定的结构强度又拥有良好的可拆卸性，可用拆卸比较方便的搭扣式或穿插式连接结构或利用卡槽的槽边进行互卡连接；用作独栋大棚，当下雪预期比较大时，相邻独栋大棚之间应留有大于0.5米的过道便于除雪及堆雪，棚与棚之间应还可以经由连杆连接互为支撑，以提高结构强度。

本发明中棚顶面的翻转也可通过设置齿轮齿杆，通过其的位移来进行操作。

本发明中调节棚顶面坡度时，坡度越大，结构强度越高，越能抵抗覆雪荷载，但高度会越小，作物的生长空间也会越小，所以坡度和高度的调节应同时结合覆雪荷载预期、作物生长高度、大棚保温需求以及人工操作需求来进行。冬春季种植时，在12月份后，覆雪荷载预期大，并应加强保温，此时作物应处于育苗状态，较矮小，无需人工进入，所以大棚的最佳状态应为独栋大棚，大坡度，最好大于30度，小空间，结构强度高，同时最好作物能套上一层小拱棚；在2月份后，覆雪荷载预期变小，作物也长高，但保温需求依然存在，少量需要人工进入，此时应为独栋大棚，小坡度，可小于20度，结构强度高，中等空间，同时根据作物生长高度，可去除小拱棚；在3-4月份后，无覆雪荷载预期，气温转暖，作物进入盛长和收获期，大量需要人工进入，此时应采用最大空间的连栋大棚方式，相邻棚顶面自由侧相搭接，小坡度，可小于20度，大片连续的大空间，中等结构强度，保温和通风两兼顾；在秋冬季种植时，10月份以前，以通风、防雨、防晒为主，可采用最大空间的连栋大棚方式，保持大片连续的大空间，防雨、防晒和通风兼顾，后期虽气温下降，但由于植株已长高大，人工也大量开始进入管理和采摘，不能翻折下棚顶面，应继续采用最大空间的连栋大棚方式，但以保温、防雨为主。直至12月份后，大棚性能已无法单独维持足够温度，停止种植，由于12月份的覆雪荷载的预期不会太大，连栋大棚模式可以安全使用到所有收获结束，如有大雨雪气象预报的情况下，应无论什么时候都应提前结束收获，结束收获后应尽快准备进入冬春季种植模式，这样实现了一年两季反季节种植，极大地提高了种植效率。

采用上述技术方案后，使得本发明有以下优点： 

1、与单栋大棚相比，保持了排雨、排雪、通风、散热的优点，还大幅降低了造价，提高了土地使用率，提高了面积规模，便于机械作业和集中管理。

    2、与连栋大棚相比，保持了土地利用率高、保温性能好、跨度大、空间大、便于机械化和集中化管理的优点，还改善了自然通风能力差、无雪荷载滑落功能、造价高的缺点。

    3、与日光大棚相比，造价进一步降低，大幅提高了土地利用率，可大面积规模化生产，便于机械化和集中化管理，棚面坡度进一步升高，最大可达45度以上，有效应对各类覆雪荷载，提高各类气候的应对能力。

    4、与简易塑料拱棚相比，维持其造价低廉的优势和保温能力，有更好的承重结构强度，有更好的环境调控能力，大幅提高土地利用率，可大面积规模化生产，便于机械化和集中化管理，棚面坡度进一步升高，最大可达45度以上，提高了雨雪滑落能力，并且由于其支撑结构和角度，使得覆雪重力大部分传递到各支柱和支杆上，减小拱杆的压断风险，大幅提高了大棚对覆雪荷载的应对能力；在独栋大棚防雪状态时，两者种植空间相差不大，但当气候转暖，作物进入盛长期时，本发明能够获得更高更大的种植空间，能够种植各类对高度空间需求比较大的作物；相对于简易塑料拱棚的各个部件都处于临界力学平衡状态，即各部件无法独立平衡，拆装时需多个部件同时拆装的组装方式，本发明中各个部件都可独立拆装，大幅降低拆装成本，并且也有更好的结构平衡。

    5、在折叠收起的状态下，盖膜、换膜变得容易，同时由于整个种植空间处于半开放状态，适合各种中大型机械的进入，大幅提高作业效率。

    6、很好得解决了在充分考虑覆雪荷载的情况下大棚跨度需求与结构强度、支柱数量、造价之间的矛盾。

7、通过调整棚顶面支杆的支起角度和状态，可以快速便捷的对大棚棚顶面开合程度进行调整，使大棚能快速便捷的调整至最适合作物生长以及人工作业的状态。

8、由于能在棚顶部将棚顶面打开，获取较大的通风面积，可以提高快速通风降温的能力，解决了连栋大棚固有的通风降温难，机械通风能耗高的问题。

附图说明

图1是本发明的一种连栋大棚结构示意图；

图2是本发明的一种独栋大棚结构示意图；

图3是本发明棚顶面的收拢状态结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：参看图1~3，一种高度和坡度可调节的大棚，包括设置在地面上的若干排主立柱1和由每排主立柱支撑的纵梁2，纵梁2两侧设有棚顶面3，棚顶面基部侧连接在纵梁2上并可绕纵梁转动，棚顶面3与主立柱1之间设有棚顶面支杆4，棚顶面支杆4的上端铰接在棚顶面3上，棚顶面支杆4的杆部插接在主立柱1上，棚顶面宽度W与主立柱高度h关系为W=0.7-1.2h，相邻排主立柱间的横向距离H小于两个棚顶面的宽度之和2W，使得相邻棚顶面能够搭接。其中棚顶面包括棚顶面拱杆，棚顶面拱杆一端连接在纵梁上，另一端连接在一根与纵梁平行的卡槽上，由纵梁、棚顶面拱杆、卡槽共同覆盖透明薄膜构成棚顶面，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面的拱杆上；或者所述棚顶面由若干块透明板材拼接构成，棚顶面支杆的上端铰接在透明板材上，透明板材可以选用各类透明、硬质、轻质、能承重的有机玻璃、塑料板、中空PC阳光板等，该透明板材能以其自身的强度接受棚顶面支杆的支撑，透明板材虽比塑料薄膜一次性投入高，但使用寿命长，无需经常更换，自身质量轻，承重能力大，雨雪的下滑能力强。纵梁2为单根或双根：当纵梁为单根时，两侧的棚顶面基侧部均铰接在纵梁上；当纵梁为双根时，两侧的棚顶面基部分别铰接或固定在对应侧的纵梁上。

本发明大棚的使用方法为：当用作连栋大棚时，调整棚顶面支杆4的支撑角度，以纵梁2为轴向上翻转棚顶面3，使棚顶面自由侧的高度高于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于搭接状态，并将最外侧的棚顶面翻折下并与地面连接，此时所有的棚顶面连成一个连栋大棚；当用作独栋大棚时，调整棚顶面支杆4的支撑角度，以纵梁2为轴向下翻转棚顶面3，使棚顶面自由侧的高度低于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于分离状态，棚顶面自由侧与地面之间设有棚立面5；当无需大棚时，调整棚顶面支杆4的支撑角度或拆卸掉棚顶面支杆4，以纵梁2为轴向下翻转棚顶面至其自由侧处于主立柱1底部，此时地面处于半开放状态，便于机械化耕作。其中当连栋大棚需要通风时，调整一侧棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向上或向下翻转棚顶面，使得相邻棚顶面自由侧上下错开，此时相邻棚顶面自由侧之间连接有防虫网；当连栋大棚需要加强保温效果时，在大棚内上部空间设有至少一层透明保温幕7；当独栋大棚需要加强保温效果时，在主立柱1两侧还分别设有简易小拱棚6。

种植地规划：每5.4米固定一排主立柱，南北走向，每排长120米，柱间距4米，每排30根，20排共600根，种植面积为13000平米，约合20亩。大棚构造：主立柱为8×8cm的钢筋混凝土柱，地面高度2.8米，深埋于地下50cm，有混凝土基础。每根主立柱上距地面1.8米和1.2米处各设两个插孔或插销，以便于棚顶面支杆的支撑和固定。每根主立柱顶部设两个略大于6分的管孔，两根6分热镀锌钢管的纵梁穿置于里面，纵梁可在里面转动。在纵梁钢管上每隔1米连接1根棚顶面拱杆，棚顶面拱杆另一端连接在一根与纵梁平行的卡槽上，卡槽朝向地面，拱杆为4分热镀锌钢管，长2.8米，由纵梁钢管、棚顶面拱杆、卡槽共同覆盖透明板材构成棚顶面；在主立柱顶部，固定另一卡槽，当两棚顶面都朝向上翻起时，可作为天沟用于雨水的排放。棚顶面支杆为4分热镀锌钢管，长2米，一端铰链接在棚顶面拱杆的中部，杆部设置若干小孔，插接在主立柱的插孔内可以使用插销固定，通过变换棚顶面支杆上不同位置的小孔来调节对棚顶面的支撑高度及角度，除棚顶面支杆支撑外，还可以另外使用若干支撑于地面的支杆用于辅助支撑，本发明中使用两根1.2米长的支杆用于加强对覆雪荷载的抵抗。覆盖的透明薄膜采用8丝厚的聚乙烯膜，宽度为从整个棚顶和侧壁全覆盖，往下超出卡槽部分在不用时可折叠入卡槽内，大棚两端也用塑料膜密闭，并设小门作入口。

以大棚用于番茄的早春提前种植和秋冬延后种植为例，将大棚的使用和番茄生长周期与外界气温变化相结合进行说明。

在将所有棚顶面翻折下后，用旋耕机进行深耕和施底肥等整地作业，由于主立柱间距有5.4米，上高不限，一般性的农用机械都能无碍的进入。在2月份，将在育苗室内育好的番茄苗通过移苗机植入本发明大棚中，此时将大棚置于独栋大棚状态，棚肩高1.2米，顶高2.8米，大棚棚顶面的坡度角呈30°，大于一般要求的20-25°的坡度角，有足够的覆雪滑落能力和覆雪荷载的承受能力。环境调节主要以保温、防雪为主，此时苗大致在20cm左右，可在大棚内套一简易小拱棚，该小拱棚高约1-1.3米，宽约2-2.5米，每个大棚内可套两个小拱棚，此时无需人工进入棚中操作。在3月份，无下雪预期，植株高度长至40-50cm，并开出小花和开始坐果，并且天气也转暖，此时去除小拱棚，根据气候情况，将棚顶面向上翻转，两相邻棚顶面自由侧相搭接，转为连栋大棚状态，此时大棚棚顶面坡度角为13°，肩高2.8米，顶高3.5米，连接后形成一片，通过机械化、规模化提高效率，并能在棚内放养蜜蜂，免去人工坐果处理的繁琐。在4月份，进入采摘收获阶段，植株高大繁盛，采摘、整枝、摘心等人工操作也变频繁，大棚保持连栋大棚状态，虽然要注意6月底至7月初的梅雨暴雨气候，但至6月中下旬，早春种植即可结束。7月初，将大棚的棚顶面落下，收至主立柱，进行机械整地，准备下一轮8月开始的秋冬延后种植。

在8月份将育好的苗通过移苗机植入本大棚中，此时将大棚安装至连栋大棚状态，气候以高温为主，环境调节主要以遮阳、通风、降温为主。9月植株长高，开始开花坐果，气候依然较高，但由于早晚温差大，中午通风降温和晚间保温都要注意。10月后，气温逐步下降，番茄开始进入采摘收获阶段，植株高大繁盛，采摘、整枝、摘心等人工操作也变频繁，大棚保持连栋大棚的状态，可采取部分辅助保温措施，如在高于人身高处设置一道平面保温幕等。12月份后，气温急剧下降，并开始出现降雪预报，应尽快结束收获，并在收获后将大棚的棚顶面落下，收至主立柱，进行机械整地，并根据塑料膜的使用情况进行换膜，准备下一轮2月开始的早春提前种植。

本发明中所设计构造使得大棚的各个最佳使用状态间的快速转变成为可能，通过将大棚结构和使用方法结合作物生长过程和气候的季节性变化，使得大棚能在独栋大棚、连栋大棚、大坡度抗雪荷载形态、大空间通风散热状态、半开放机械耕作状态等状态中快速便捷地进行变换，本发明以简易圆拱大棚的低造价创造出了高价的连栋大棚才有的最佳使用效果。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高度和坡度可调节的大棚，包括设置在地面上的若干排主立柱和由每排主立柱支撑的纵梁，其特征在于所述纵梁两侧设有棚顶面，棚顶面基部侧连接在纵梁上并可绕纵梁转动，棚顶面与主立柱之间设有棚顶面支杆，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面上，棚顶面支杆的杆部插接在主立柱上，棚顶面宽度W与主立柱高度h关系为W=0.7-1.2h，相邻排主立柱间的横向距离H小于两个棚顶面的宽度之和2W，使得相邻棚顶面能够搭接。

2.根据权利要求1所述一种棚顶面高度坡度可调的大棚，其特征在于所述棚顶面包括棚顶面拱杆，棚顶面拱杆一端连接在纵梁上，另一端连接在一根与纵梁平行的卡槽上，由纵梁、棚顶面拱杆、卡槽共同覆盖透明薄膜构成棚顶面，棚顶面支杆的上端铰接在棚顶面的拱杆上；或者所述棚顶面由若干块透明板材拼接构成，棚顶面支杆的上端铰接在透明板材上。

3.根据权利要求1所述高度和坡度可调节的大棚，其特征在于所述纵梁为单根或双根：当纵梁为单根时，两侧的棚顶面基部侧均铰接在纵梁上；当纵梁为双根时，两侧的棚顶面基部分别铰接或固定在对应侧的纵梁上。

4.一种权利要求1或2或3所述高度和坡度可调节的大棚，其特征在于所述大棚的使用方法为：当用作连栋大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向上翻转棚顶面，使棚顶面自由侧的高度高于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于搭接状态，并将最外侧的棚顶面翻折下并与地面连接，此时所有的棚顶面连成一个连栋大棚；当用作独栋大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向下翻转棚顶面，使棚顶面自由侧的高度低于纵梁的高度，相邻棚顶面自由侧处于分离状态，棚顶面自由侧与地面之间设有棚立面；当无需大棚时，调整棚顶面支杆的支撑角度或拆卸掉棚顶面支杆，以纵梁为轴向下翻转棚顶面至其自由侧处于主立柱底部，此时地面处于半开放状态，便于机械化耕作。

5.根据权利要求4所述高度和坡度可调节的大棚，其特征在于所述大棚的使用方法中，当连栋大棚需要通风时，调整一侧棚顶面支杆的支撑角度，以纵梁为轴向上或向下翻转棚顶面，使得相邻棚顶面自由侧上下错开，此时相邻棚顶面自由侧之间连接有防虫网。

6.根据权利要求4所述高度和坡度可调节的大棚，其特征在于所述大棚的使用方法中，当连栋大棚需要加强保温效果时，在大棚内上部空间设有至少一层透明保温幕。

7.根据权利要求4所述高度和坡度可调节的大棚，其特征在于所述大棚的使用方法中，当独栋大棚需要加强保温效果时，在大棚内地面上设有简易小拱棚。

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