RU2757985C1 - Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations - Google Patents
Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757985C1 RU2757985C1 RU2020144060A RU2020144060A RU2757985C1 RU 2757985 C1 RU2757985 C1 RU 2757985C1 RU 2020144060 A RU2020144060 A RU 2020144060A RU 2020144060 A RU2020144060 A RU 2020144060A RU 2757985 C1 RU2757985 C1 RU 2757985C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- growing
- nutrient solution
- plants
- containers
- tier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
- A01G27/005—Reservoirs connected to flower-pots through conduits
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
- A01G31/02—Special apparatus therefor
- A01G31/06—Hydroponic culture on racks or in stacked containers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
- Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству, к области выращивания растений, в том числе в теплицах и в светонепрозрачных помещениях при электрическом освещении, а именно при производстве овощей, зеленных культур, лекарственных растений, ягод и цветов.The present invention relates to agriculture, to the field of growing plants, including in greenhouses and in opaque rooms with electric lighting, namely, in the production of vegetables, green crops, medicinal plants, berries and flowers.
Из предшествующего уровня техники известно устройство для гидропонного выращивания растений, расположенных в кюветах с наклонным дном на разных уровнях и снабженных переливными каналами в виде сифонов (SU1542489 A1, МПК A01G 31/02, 1971 г.).From the prior art, a device for hydroponic cultivation of plants is known, located in sloped-bottom cuvettes at different levels and equipped with overflow channels in the form of siphons (SU1542489 A1, IPC A01G 31/02, 1971).
Недостатками данного технического решения являются недостаточно регулируемые параметры работы переливного устройства, что делает невозможным выращивание различных видов растений с оптимальными для них параметрами питания, отсутствие фильтрации питательного раствора, что приводит к аварийным ситуациям через забивание каналов перелива разросшимися корнями и частями отмершей корневой системы, других загрязнений; невозможность использования широкого спектра производимых промышленностью дешевых полимерных труб в качестве вегетационных для выращивания растений.The disadvantages of this technical solution are insufficiently adjustable operating parameters of the overflow device, which makes it impossible to grow various types of plants with optimal nutritional parameters for them, lack of filtration of the nutrient solution, which leads to emergency situations through clogging of the overflow channels with overgrown roots and parts of dead root system, other contaminants ; impossibility of using a wide range of cheap polymer pipes produced by the industry as vegetation pipes for growing plants.
Известны способ и устройство гидропонного бессубстрактного выращивания растений, в соответствии с которыми вегетационный лоток выполнен в средней части приподнятым для образования площадки для размещения емкостей с растениями, по сторонам от этой площадки выполнены два канала, каждый из которых предназначен для размещения части разделенной на две части корневой системы каждого растения, при этом внутри вегетационного лотка уложено покрытие из влагоудерживающего материала, охватывающее площадку и стенки лотка, отходящие от площадки, а сверху вегетационный лоток закрыт светонепроницаемой пленкой, которая зафиксирована на краях вегетационного лотка с помощью фиксаторов и в которой через центральную рамку фиксатора выполнены отверстия или разрезы для размещения через них на площадке емкостей с растениями, а в полости каждого канала установлена по крайней мере одна капельная линия для подвода питательного раствора в канал. Выдерживают корневую систему растений в воздушной среде в течение определенного времени. После чего повторяют цикл (патент РФ № 2635396, дата приоритета 07.11.2016, МПК A01G 31/00). Однако данный способ отличается достаточной сложностью – необходимостью наличия специального двухканального лотка, размещенного с наклоном, разделения корневой системы растения на две стороны так, что при росте корневой системы растений одна ее половина занимает левый канал вегетационного лотка, а вторая половина – правый его канал. Кроме того, данный способ и устройство не предназначены для использования в многоярусных установках.There is a known method and device for hydroponic non-extractable plant cultivation, in accordance with which the growing tray is made in the middle part raised to form a site for placing containers with plants, on the sides of this site there are two channels, each of which is designed to accommodate a part of the root system of each plant, while a moisture-retaining material covering is laid inside the growing tray, covering the platform and the walls of the tray extending from the platform, and on top of the growing tray is covered with an opaque film, which is fixed at the edges of the growing tray with clamps and in which through the central frame of the clamp are made holes or cuts for placing containers with plants through them on the site, and at least one drop line is installed in the cavity of each channel for supplying the nutrient solution to the channel. The root system of plants is kept in the air for a certain time. Then the cycle is repeated (RF patent No. 2635396, priority date 07.11.2016, IPC A01G 31/00). However, this method is quite complicated - the need for a special two-channel tray, placed with a slope, dividing the plant root system into two sides so that during the growth of the plant root system, one half of it occupies the left channel of the growing tray, and the other half - its right channel. In addition, this method and device are not intended for use in multi-tiered installations.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является реализация способа и устройства выращивания растений на одно- или многоярусных гидропонных установках путем перелива питательного раствора при выращивании растений аэроводным способом, в том числе и на многоярусных гидропонных установках, отличающимся простотой и эффективностью, отвечающим современным требованиям по эффективному выращиванию различных видов растений с оптимальными для них параметрами питания, экологичности, низкой себестоимости продукции, безаварийности работы оборудования.The problem to be solved by the claimed invention is the implementation of the method and device for growing plants on single or multi-tiered hydroponic installations by overflowing nutrient solution when growing plants by air, including in multi-tiered hydroponic installations, characterized by simplicity and efficiency that meets modern requirements for the effective cultivation of various types of plants with optimal nutritional parameters for them, environmental friendliness, low production costs, trouble-free operation of equipment.
Поставленная задача решается за счет того, что заявленный способ выращивания растений на одно- или многоярусных гидропонных установках включает размещение растений в перфорированных емкостях, помещенных в вегетационные емкости так, что подачу питательного раствора в вегетационные емкости, его фильтрацию, перелив питательного раствора осуществляют с верхнего яруса вегетационных емкостей на нижние ярусы вегетационных емкостей через переливные каналы (устройства), выполненные в форме трубок, оборудованные сифонными дозаторами с динамическим фильтром, перелив питательного раствора на нижний уровень многоярусной гидропонной установки осуществляют дозировано циклами (периодически), при этом жидкость подают до нижней части перфорированных емкостей с растениями, выдерживают в течение установленного периода времени, после чего уровень жидкости снижается, оставляя расстояние между дном перфорированной емкости с растением и поверхностью питательного раствора от 5 до 150 мм, или спускают питательный раствор полностью, выдерживают установленное количество времени, после чего цикл повторяют. При этом питательный раствор может быть подан в вегетативную емкость наливом, капельной подачей или аэрацией путем разбрызгивания, а циклы зависят от вида выращиваемых растений.The problem is solved due to the fact that the claimed method of growing plants on single or multi-tier hydroponic installations includes placing plants in perforated containers placed in growing containers so that the nutrient solution is supplied to the growing containers, filtered, and the nutrient solution is poured from the upper tier. growing tanks to the lower tiers of growing tanks through overflow channels (devices) made in the form of tubes, equipped with siphon dispensers with a dynamic filter, the overflow of nutrient solution to the lower level of the multi-tier hydroponic installation is carried out in dosed cycles (periodically), while the liquid is fed to the bottom of the perforated containers with plants, incubated for a set period of time, after which the liquid level decreases, leaving a distance between the bottom of the perforated container with the plant and the surface of the nutrient solution from 5 to 150 mm, or drain the nutrient th solution completely, withstand a set amount of time, after which the cycle is repeated. In this case, the nutrient solution can be fed into the vegetative container in bulk, drip feeding or aeration by spraying, and the cycles depend on the type of plants grown.
Устройство для выращивания растений на одно- или многоярусных гидропонных установках включает вегетационные емкости, расположенные ярусами, трубки для подачи и перелива питательного раствора, при этом устройство подачи и перелива питательного раствора выполнено в виде регулируемого сифонного дозатора с динамическим фильтром. Вегетационные емкости выполнены в виде труб с отверстиями под рассадные емкости, например перфорированные горшочки для выращиваемых растений. Динамический фильтр выполнен самоочищающимся.The device for growing plants on single or multi-tiered hydroponic installations includes growing tanks located in tiers, tubes for feeding and overflowing nutrient solution, while the feeding and overflowing device for nutrient solution is made in the form of an adjustable siphon dispenser with a dynamic filter. Vegetation containers are made in the form of pipes with openings for seedling containers, for example, perforated pots for grown plants. The dynamic filter is self-cleaning.
Соединитель вегетационных емкостей выполнен в виде фасонного тройника и содержит три раструба с кольцевыми уплотнениями, два из которых расположены на одной оси друг против друга, соединяя части вегетационных емкостей (труб) в одну горизонтальную емкость, верхний раструб содержит крышку, имеющую отверстие, внутри фасонного соединительного устройства помещен фильтр, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями, внутри фильтра размещен регулируемый сифонный дозатор. Лопасти фильтра расположены по спирали к образующей части цилиндра или располагаются в верхнем торце фильтра в виде крыльчатки. Регулируемый сифонный дозатор выполнен U-образным в виде сифонной трубки с регулируемой восходящей частью или в виде колпачкового сифона с регулируемой восходящей частью.The connector of the growing tanks is made in the form of a shaped tee and contains three sockets with O-rings, two of which are located on the same axis against each other, connecting parts of the growing tanks (pipes) into one horizontal container, the upper bell contains a cover with a hole inside the shaped connecting The device has a filter made in the form of a mesh cylinder with blades; an adjustable siphon dispenser is placed inside the filter. The filter blades are located in a spiral to the generatrix of the cylinder or are located in the upper end of the filter in the form of an impeller. The adjustable siphon dispenser is U-shaped in the form of a siphon tube with an adjustable ascending part or in the form of a cap siphon with an adjustable ascending part.
Заявленное техническое решение представлено на рисунках: The claimed technical solution is shown in the figures:
Фиг. 1 – общий вид вегетационной установки. FIG. 1 is a general view of the growing plant.
Фиг. 2 – трехраструбный модуль перелива питательного раствора в разрезе с U-образным сифонным дозатором, используемый в примере реализации вегетационной установки.FIG. 2 - three-socket module for overflow of nutrient solution in section with a U-shaped siphon dispenser, used in the example of the implementation of the vegetation plant.
Фиг. 3 – U-образный регулируемый сифонный дозатор с регулируемой восходящей частью в разрезе.FIG. 3 - U-shaped adjustable siphon dispenser with adjustable ascending part in section.
Фиг. 4 – сифонный дозатор колпачкового типа с регулируемой восходящей частью в разрезе.FIG. 4 - cap-type siphon dispenser with adjustable ascending part in section.
Фиг. 5 – динамический самоочищающийся фильтр в разрезе.FIG. 5 is a sectional view of a dynamic self-cleaning filter.
Фиг. 6 – схема работы вегетационной установки.FIG. 6 is a diagram of the operation of the growing plant.
Где:Where:
1 – корпус фасонного тройника – модуля соединения, фильтрации и перелива питательного раствора Р;1 - body of shaped tee - module for connection, filtration and overflow of nutrient solution P;
2 – корпус U-образного регулируемого сифонного дозатора;2 - the body of the U-shaped adjustable siphon dispenser;
3– самоочищающийся фильтр – сетка;3– self-cleaning filter - mesh;
4 – регулируемая втулка восходящей части сифона;4 - adjustable sleeve of the ascending part of the siphon;
5 – наконечник ёрш;5 - ruff tip;
6 – крышка;6 - cover;
7 – трубка подачи питательного раствора Р от насоса;7 - tube feeding the nutrient solution P from the pump;
8 – трубка переливная;8 - overflow tube;
9 – углубленное дно;9 - deepened bottom;
10, 11, 12 – раструбы модуля перелива питательного раствора Р;10, 11, 12 - sockets of the nutrient solution overflow module P;
13 – сальниковый уплотнитель;13 - stuffing box seal;
14 – прижимная гайка;14 - clamping nut;
15 – уплотнительное кольцо;15 - a sealing ring;
16 – корпус переливного колпачкового регулируемого сифона;16 - the body of the overflow cap adjustable siphon;
17 – колпачок;17 - cap;
18 – передвижная трубка;18 - movable tube;
19 – каркас динамического фильтра;19 - dynamic filter frame;
20 – ручка;20 - handle;
21 – винтовые лопатки (лопасти);21 - screw blades (blades);
22 – вегетационные емкости;22 - growing tanks;
23 – сифонное переливное устройство;23 - siphon overflow device;
24 – многоярусная вегетационная установка;24 - multi-tiered vegetation plant;
25 – питательный раствор;25 - nutrient solution;
26 – насос;26 - pump;
27 – приемная емкость питательного раствора;27 - receiving capacity of the nutrient solution;
28 – растворный узел (устройство контроля и коррекции параметров питательного раствора).28 - solution unit (device for monitoring and correcting the parameters of the nutrient solution).
Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Рассаду выращиваемых растений размещают в перфорированных емкостях с небольшим количеством органического, минерального или искусственного субстрата и помещают в вегетационные емкости, выполненные в виде труб с отверстиями в верхней части для размещения растений, расположенных одна над другой. В средней части каждой из вегетационных труб монтируется соединительная вставка в виде фасонного тройника 1, в котором оборудован узел фильтрации и перелива питательного раствора.Seedlings of cultivated plants are placed in perforated containers with a small amount of organic, mineral or artificial substrate and placed in growing containers made in the form of pipes with holes in the upper part to accommodate plants located one above the other. In the middle part of each of the growing pipes, a connecting insert is mounted in the form of a
Подачу питательного раствора Р в вегетационные емкости, его фильтрацию, перелив питательного раствора осуществляют с верхнего яруса вегетационных емкостей на нижние ярусы вегетационных емкостей через переливные каналы – через трубку подачи питательного раствора 8. Наполнение вегетационных емкостей и перелив питательного раствора на нижний уровень многоярусной гидропонной установки осуществляется дозировано циклами (периодически), при этом жидкость заливают в вегетационные емкости вплоть до уровня нижней части перфорированных емкостей с растениями и выдерживают в течение установленного периода времени, определяемого для каждой категории растений. Так, для пряных трав данный период времени составляет от одной до шести минут, для томатов и других пасленовых – от шести до восьми минут, для огурцов и других тыквенных – от восьми до десяти минут, для салатов – от двух до пяти минут. The nutrient solution P is fed into the growing tanks, filtered, the nutrient solution is overflowed from the upper tier of the growing tanks to the lower tiers of the growing tanks through the overflow channels - through the nutrient
После того как уровень питательного раствора в вегетационной емкости достигнет hmax, срабатывает сифонный дозатор и питательный раствор самотеком сливается в приемную емкость при одноярусном исполнении либо переливается на нижерасположенный ярус при многоярусном исполнении вегетационной установки. При этом на нижерасположенном ярусе происходит повышение уровня питательного раствора. При достижении на этом ярусе уровня hmax срабатывает сифонный дозатор, и питательный раствор самотеком переливается на следующий нижний ярус. Этот процесс продолжается, пока питательный раствор не сольется с самого нижнего яруса вегетационной установки в приемную емкость.After the level of the nutrient solution in the growing tank reaches hmax, the siphon dispenser is triggered and the nutrient solution is drained by gravity into the receiving tank in a single-tier version or overflows to a lower tier in a multi-tiered version of the vegetation installation. At the same time, on the lower tier, the level of the nutrient solution rises. When the level hmax is reached on this tier, the siphon dispenser is triggered, and the nutrient solution is poured by gravity onto the next lower tier. This process continues until the nutrient solution is drained from the lowest tier of the growing plant into the receiving tank.
Во время воздушной паузы уровень питательного раствора в вегетационной емкости составляет hmin, что соответствует расстоянию между дном перфорированной емкости с растением и поверхностью питательного раствора от 5 до 150 мм, после чего цикл повторяют.During the air pause, the level of the nutrient solution in the growing tank is hmin, which corresponds to the distance between the bottom of the perforated container with the plant and the surface of the nutrient solution from 5 to 150 mm, after which the cycle is repeated.
Как было указано, все циклы зависят от вида выращиваемых растений, времени суток, температуры окружающей среды. При повышении температуры длительность пауз цикла сокращается. При снижении температуры и в ночное время длительность пауз цикла увеличивается на 10–30%.As mentioned, all cycles depend on the type of plants grown, time of day, and ambient temperature. As the temperature rises, the cycle pauses are shortened. With a decrease in temperature and at night, the duration of the cycle pauses increases by 10–30%.
Заявляемый способ может быть представлен в виде следующей последовательности:The inventive method can be presented in the following sequence:
1. Включается насос, который подает питательный раствор из приемной емкости на верхний ярус вегетационной установки (установок) (ВУ).1. The pump is turned on, which delivers the nutrient solution from the receiving tank to the upper tier of the growing plant (s) (WU).
2. Уровень питательного раствора в верхнем ярусе ВУ повышается от hmin до hmax.2. The level of the nutrient solution in the upper tier of the VU rises from hmin to hmax.
3. Уровень hmax подбирается таким образом, чтобы он был чуть выше донышка горшочков, в которых находятся растения.3. The hmax level is selected so that it is slightly higher than the bottom of the pots in which the plants are located.
4. Уровень hmax ограничен уровнем срабатывания сифона переливного устройства.4. The hmax level is limited by the trigger level of the overflow siphon.
5. Как только питательный раствор достигнет уровня hmax, срабатывает сифон переливного устройства и питательный раствор сливается в приемную емкость при одноярусном исполнении либо переливается на нижерасположенный ярус при многоярусном исполнении вегетационной установки.5. As soon as the nutrient solution reaches the hmax level, the siphon of the overflow device is triggered and the nutrient solution is drained into a receiving container for a single-tier version or overflows to a lower tier in a multi-tier version of the growing plant.
6. В этой фазе питания растений происходит увлажнение субстрата (наполнителя стаканчика) за счет капиллярных сил, которые подтягивают влагу выше уровня контакта с питательным раствором.6. In this phase of plant nutrition, the substrate (cup filler) is moistened by capillary forces that pull moisture above the level of contact with the nutrient solution.
7. При достижении уровня питательного раствора hmin в вегетационной емкости верхнего уровня должен подняться уровень питательного раствора до hmax в вегетационной емкости нижерасположенного уровня, так как раствор сливался именно туда.7. When the level of the nutrient solution hmin in the growing tank of the upper level is reached, the level of the nutrient solution should rise to hmax in the growing tank of the lower level, since the solution was drained there.
8. Как только уровень в этой вегетационной емкости достигнет hmax, сработает сифон в этой вегетационной емкости и начнется переток в нижерасположенную вегетационную емкость.8. As soon as the level in this growing tank reaches hmax, the siphon in this growing tank will work and the overflow into the downstream growing tank will begin.
9. Таким образом проходит весь цикл от верхнего яруса до самого нижнего.9. Thus, the entire cycle goes from the top tier to the lowest.
10. С самого нижнего яруса питательный раствор сливается в приемную емкость.10. From the lowest tier, the nutrient solution is drained into a receiving container.
11. Время наполнения вегетационных емкостей каждого яруса равно времени слива. Определяется производительностью сифона переливного устройства. Равно примерно: наполнение — 8–12 мин, слив — 8–12 мин. Таким образом, в течение 16–24 мин корни растений омываются питательным раствором снизу доверху и сверху донизу.11. The time for filling the growing tanks of each tier is equal to the time for draining. Determined by the capacity of the overflow siphon. Equal to approximately: filling - 8-12 minutes, draining - 8-12 minutes. Thus, for 16-24 minutes, the plant roots are washed with the nutrient solution from top to bottom and top to bottom.
12. Период, соответствующий окончанию слива и достижению уровня hmin до начала следующего цикла наполнения, называется воздушной паузой.12. The period corresponding to the end of draining and reaching the hmin level before the start of the next filling cycle is called an air pause.
13. После окончания воздушной паузы опять включается насос, который подает питательный раствор из приемной емкости на верхний ярус ВУ.13. After the end of the air pause, the pump is switched on again, which supplies the nutrient solution from the receiving tank to the upper tier of the VU.
14. Работой насоса управляет автоматика, задающая время его работы и время паузы в работе (таймер, реле и др.). Пауза в работе насоса определяет паузу воздушного питания корневого объема растений и может быть от 30 мин до нескольких часов. 14. The operation of the pump is controlled by an automatic system that sets the time of its operation and the pause time in operation (timer, relay, etc.). The pause in the pump operation determines the pause in the air supply of the plant root volume and can be from 30 minutes to several hours.
15. Время паузы в работе насоса регулируется в зависимости от агротехники. Мы можем чаще/реже подавать питание растениям.15. The pause time in the pump is regulated depending on the agricultural technique. We can feed the plants more / less often.
Устройство для выращивания растений на одно- или многоярусных гидропонных установках включает вегетационные емкости, выполненные, например, из труб диаметром 50–200 мм. Данные размеры являются оптимальными для использования в гидропонных установках в соответствии с предложенным способом выращивания растений. Если диаметр труб будет меньше 50 мм, то для свободного размещения корней растущего растения будет недостаточно свободного места. Если диаметр будет превышать 200 мм, то количество используемого питательного раствора будет превышать оптимальное, необходимое для обеспечения жизненного цикла растения. Вегетационные емкости расположены ярусами, трубки 8 для подачи питательного раствора Р входят через крышку 6 верхнего раструба. Устройство подачи и перелива питательного раствора выполнено в виде регулируемого сифонного дозатора с динамическим фильтром. Динамический фильтр выполнен самоочищающимся благодаря наличию вращающихся под воздействием поступающей жидкости лопастей 21. Трехраструбный соединитель вегетационных емкостей состоит из трех раструбов 10, 11, 12, два из которых 10, 11 расположены на одной оси друг против друга, верхний раструб 12 содержит крышку 6, имеющую отверстие. Внутри устройства помещен фильтр 3, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями 21, внутри фильтра размещен регулируемый сифонный дозатор, лопасти 21 которого расположены по спирали на образующей части цилиндрического каркаса 19. Лопасти 21 могут располагаться в верхнем торце фильтра в виде крыльчатки. Регулируемый сифонный дозатор может быть выполнен U-образным в виде сифонной трубки с регулируемой восходящей частью, а может быть выполнен в виде колпачкового сифона с регулируемой восходящей частью. Регулирование восходящей части осуществляется регулируемой втулкой 4 (Фиг. 2, Фиг. 3) и передвижной трубкой 18 (Фиг. 4).A device for growing plants on single or multi-tiered hydroponic installations includes growing tanks made, for example, of pipes with a diameter of 50-200 mm. These sizes are optimal for use in hydroponic installations in accordance with the proposed method of growing plants. If the diameter of the pipes is less than 50 mm, then there will not be enough free space for the free placement of the roots of the growing plant. If the diameter exceeds 200 mm, then the amount of nutrient solution used will exceed the optimal amount required to ensure the life cycle of the plant. The growing tanks are arranged in tiers, the
Регулируемый сифонный дозатор и динамический самоочищающийся фильтр объединены в трёхраструбный модуль для присоединения к вегетационным ёмкостям, выполненным из промышленных пластиковых труб массового производства.An adjustable siphon dispenser and a dynamic self-cleaning filter are combined into a three-socket module for connection to growing tanks made of mass-produced industrial plastic pipes.
Трёхраструбный модуль для объяснения осуществления способа и устройства регулируемого орошения корневой системы растений подтоплением с динамической фильтрацией питательного раствора выполнен в виде трёхраструбного изделия, адаптированного под возможность присоединения вегетационных ёмкостей, выполненных из промышленных полимерных труб. Корпус 1 выполнен с круглым углублённым дном 9, в котором закреплен регулируемый сифонный дозатор СД1 или СД2 для перелива питательного раствора, а вокруг него вращается динамический самоочищающийся фильтр 3 с небольшой положительной плавучестью. Корпус сверху закрывается крышкой 6 (Фиг. 2) с отверстием для прохода трубки 7, 8 подачи питательного раствора. Верхний и два боковых конца корпуса модуля 1 выполнены раструбами с кольцевыми расширениями на концах 10, 11, 12 (Фиг. 2). Боковые раструбы 10, 11 предназначены для присоединения двух условно не показанных на чертежах вегетационных труб.The three-socket module for explaining the implementation of the method and device for controlled irrigation of the root system of plants by flooding with dynamic filtration of the nutrient solution is made in the form of a three-socket product adapted for the possibility of connecting growing tanks made of industrial polymer pipes. The
Регулируемый сифонный дозатор СД1 для перелива питательного раствора состоит из корпуса 2, прикрепленного к углубленному дну 9 гайкой 14 через резиновый уплотнитель 15. Регулировка длины восходящего патрубка сифонного дозатора, а с этим и уровня hmin постоянно присутствующего в вегетационных трубах питательного раствора в диапазоне hmin1 – hmin2, осуществляется перемещением втулки 4 вдоль восходящего патрубка сифонного дозатора.The adjustable siphon dispenser SD1 for overflowing the nutrient solution consists of a
Уровень hmin регулируется в зависимости от вида выращиваемых растений и фазы их роста. Попадание паразитного воздуха в регулируемый сифонный дозатор предотвращается сальниковым уплотнителем 13 (Фиг. 3). Присоединение переливной трубки 8 (Фиг. 2) к корпусу регулируемого сифонного дозатора СД1 для перетекания стекающего фильтрованного раствора ФР на более низкий уровень осуществляется через наконечник ёрш 5 или иным способом.The hmin level is regulated depending on the type of plants grown and their growth phase. The ingress of parasitic air into the adjustable siphon dispenser is prevented by the stuffing box seal 13 (Fig. 3). The connection of the overflow tube 8 (Fig. 2) to the body of the adjustable siphon dispenser SD1 for overflowing the flowing filtered solution of the FR to a lower level is carried out through the
Регулируемый сифонный дозатор может быть выполнен также на устройстве колпачкового типа. Корпус 16 переливного колпачкового регулируемого сифонного дозатора СД2 крепится к круглому донышку 9 гайками 14 через резиновый уплотнитель 15. Положением корпуса 16 относительно донышка 9 регулируется верхний уровень hmax питательного раствора в вегетационных трубах каждого яруса. На этом уровне вся корневая система растений на определенный регулируемый период времени находится в питательном растворе. Уровень питательного раствора в диапазоне hmin1 – hmin2 регулируется положением передвижной трубки 18 относительно колпачка 17. Уплотняются поверхности сальниковым уплотнителем 13. Присоединение переливной трубки 8 к колпачковому регулируемому сифонному дозатору СД2 осуществляется через наконечник ёрш 5 или иным способом.The adjustable siphon dispenser can also be made on a cap-type device. The
В процессе выращивания растений аэроводным способом от корневой системы могут отделяться единичные корешки от основного корня. Фильтрация раствора осуществляется динамическим самоочищающимся фильтром 3. Фильтр выполнен на пластмассовом каркасе 19 (Фиг. 5), к которому прикреплен цилиндрический сетчатый фильтрующий элемент 3. Снаружи каркаса организованы винтовые лопатки 21 (Фиг. 5). Фильтр можно извлечь из переливного модуля, сняв крышку 6 верхнего раструба и потянув фильтр за ручку 20.In the process of growing plants by the air method, single roots can be separated from the main root from the root system. Filtration of the solution is carried out by a dynamic self-cleaning
Работа устройства осуществляется следующим образом.The device operates as follows.
Во время пауз между циклами питания в горизонтально расположенных вегетационных ёмкостях одно- или многоярусной гидропонной установки (условно не показанных), прикреплённых к левому 11 и правому 10 (Фиг. 2) раструбам трёхраструбного модуля перелива питательного раствора, питательный раствор находится внизу вегетационных ёмкостей и в модуле перелива питательного раствора на регулируемом уровне hmin. Водная часть корневой системы растений находится в питательном растворе и потребляет элементы питания из него.During pauses between feeding cycles in horizontally located growing tanks of a single or multi-tier hydroponic plant (conventionally not shown), attached to the left 11 and right 10 (Fig. 2) sockets of the three-socket nutrient solution overflow module, the nutrient solution is at the bottom of the growing tanks overflow module of nutrient solution at an adjustable hmin level. The aqueous part of the plant root system is in a nutrient solution and consumes nutrients from it.
Необходимый минимальный уровень питательного раствора hmin нужен для того, чтобы с зеркала жидкости испарялась влага и в корнеобитаемом объеме формировалась атмосфера с высоким содержанием насыщенных водяных паров, что препятствует подсыханию корневых волосков во время воздушной паузы.The required minimum level of the nutrient solution hmin is needed so that moisture evaporates from the liquid mirror and an atmosphere with a high content of saturated water vapor forms in the root volume, which prevents the root hairs from drying out during the air pause.
Воздушная часть корневой системы растения во время пауз потребляет необходимый кислород из влажного воздуха внутри вегетационных ёмкостей.During pauses, the aerial part of the plant's root system consumes the necessary oxygen from the moist air inside the growing tanks.
Во время циклов питания после включения насоса доза питательного раствора Р (Фиг. 1) через трубку 7, вставленную в отверстие в крышке 6 трёхраструбного модуля перелива питательного раствора, струёй стекает на лопатки 21 динамического самоочищающегося фильтра, при этом разбрызгивается, чем достигается значительное насыщение раствора кислородом воздуха. Кислород в питательном растворе необходим растениям для успешного роста, в том числе для активного поглощения элементов питания, например азота, фосфора и калия, а также для синтеза протеина и сухого вещества. Высокая концентрация растворенного кислорода повышает конкуренцию между микроорганизмами, что, в свою очередь, снижает развитие патогенов. Кроме того, растворенный кислород регулирует процессы синтеза соединений, подавляющих развитие патогенов.During the feeding cycles after turning on the pump, the dose of the nutrient solution P (Fig. 1) through the
Одновременно струя стекающего питательного раствора своей энергией приводит к вращению динамический самоочищающийся фильтр и смывает загрязнения с сетки 3. Крупные загрязнения задерживаются динамическим самоочищающимся фильтром, не мешая переливу питательного раствора, остаются в вегетационных трубах и удаляются во время сезонной обработки. Во время подачи питательного раствора его уровень в трёхраструбном модуле перелива питательного раствора (Фиг. 2) и в вегетационных ёмкостях постепенно повышается до регулируемого уровня hmax, орошая воздушную часть корневой системы и вовлекая её в процесс потребления элементов питания из питательного раствора. По достижению уровня питательного раствора hmax срабатывает регулируемый сифонный дозатор (Фиг. 2, Фиг. 3), и питательный раствор, проходя через динамический самоочищающийся фильтр (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4), очищенным сливается через трубку 8 (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4) в трёхраструбный модуль на более низкий уровень многоярусной гидропонной установки. После чего уровень раствора в вегетационной ёмкости опускается до hmin. Нижняя (водная) часть растений остаётся в остаточном растворе, а верхняя (воздушная) часть корней потребляет кислород из влажного воздуха внутреннего объема вегетационных труб. Циклы питания вновь повторяются после пауз.At the same time, the stream of the flowing nutrient solution with its energy causes the dynamic self-cleaning filter to rotate and washes away impurities from the
Количество питательного раствора, подаваемого на многоярусную гидропонную установку, и время воздушных пауз регулируются в зависимости от вида выращиваемых растений, фазы их роста, температуры и уровня освещения.The amount of nutrient solution supplied to the multi-tier hydroponic plant and the air pause time are adjusted depending on the type of plants being grown, their growth phase, temperature and lighting level.
Таким образом, каждый раз во время регулируемого подтопления 100 % объема корневой системы растений потребляет элементы питания из питательного раствора, а во время воздушной паузы почти 100 % корневой системы потребляет необходимый кислород из воздуха. С каждым циклом подачи питательного раствора и изменением его уровня от hmin до hmax происходит смена питательного раствора и замена воздуха в корнеобитаемом объеме на свежий естественным образом. Изменение максимального уровня питательного раствора в пределах от hmax1 к hmax2 и минимального уровня от hmin1 к hmin2 диктуется необходимостью регулирования максимального и минимального уровней питательного раствора в вегетационных трубах в различных технологиях выращивания широкого спектра видов растений.Thus, every time during controlled flooding, 100% of the volume of the plant root system consumes nutrients from the nutrient solution, and during the air pause, almost 100% of the root system consumes the necessary oxygen from the air. With each cycle of feeding the nutrient solution and a change in its level from hmin to hmax, the nutrient solution changes and the air in the root volume is replaced with fresh air in a natural way. The change in the maximum level of the nutrient solution in the range from hmax1 to hmax2 and the minimum level from hmin1 to hmin2 is dictated by the need to regulate the maximum and minimum levels of the nutrient solution in the growing pipes in various cultivation technologies for a wide range of plant species.
Такая организация питания растений способствует быстрому нарастанию корневой системы, даёт толчок к активному росту и развитию растений, ускоряет метаболизм растений, увеличивается их урожайность и качество. Время циклов питания и пауз покоя зависит от условий внешней среды (температуры, влажности, освещения) и регулируется средствами управления работы гидропонной установки (условно не показаны).Such organization of plant nutrition contributes to the rapid growth of the root system, gives an impetus to the active growth and development of plants, accelerates the metabolism of plants, increases their yield and quality. The time of power cycles and rest pauses depends on environmental conditions (temperature, humidity, lighting) and is regulated by means of control of the hydroponic plant operation (conventionally not shown).
Процесс питания повторяется от верхнего до нижнего уровня многоярусной гидропонной установки за счет срабатывания сифонных дозаторов 23, вплоть до приёмной ёмкости 27 (Фиг. 6). Растворный узел РУ 28 (Фиг. 6) определяет параметры питательного раствора 25 (Фиг. 6), при необходимости корректирует его и возвращает в емкость 27 (Фиг. 6). Насос 26 по заданной программе вновь подает питательный раствор на многоярусные гидропонные установки 24 (Фиг. 6) для выращивания растений.The feeding process is repeated from the upper to the lower level of the multi-tiered hydroponic installation due to the actuation of the siphon
Заявленная группа изобретений позволяет обеспечить регулирование дозы питательного раствора и уровня постоянно присутствующего в вегетационных ёмкостях питательного раствора, в котором находится водная часть корневой системы растений; регулирование уровня и времени орошения воздушной части корневой системы растений; фильтрацию питательного раствора динамическим самоочищающимся фильтром, а также позволяет использовать энергию струи переливаемого питательного раствора для очистки динамического самоочищающегося фильтра. В ходе подачи питательного раствора в вегетационные емкости происходит аэрация питательного раствора воздушно-капельным разбрызгиванием струи стекающего питательного раствора на лопатках динамического самоочищающегося фильтра. Фильтрация питательного раствора может производиться статическим фильтром.The claimed group of inventions makes it possible to regulate the dose of the nutrient solution and the level of the nutrient solution constantly present in the growing tanks, in which the aqueous part of the plant root system is located; regulation of the level and time of irrigation of the aerial part of the plant root system; filtration of the nutrient solution with a dynamic self-cleaning filter, and also allows you to use the energy of the stream of the overflowed nutrient solution to clean the dynamic self-cleaning filter. In the course of feeding the nutrient solution into the growing tanks, the nutrient solution is aerated by airborne spraying of a stream of flowing nutrient solution on the blades of a dynamic self-cleaning filter. Filtration of the nutrient solution can be done with a static filter.
Достигаемый технический результат заключается в возможности выращивания на многоярусных гидропонных установках широкого спектра растений с оптимальными для них параметрами питания, с низкой себестоимостью выращиваемой продукции, безаварийностью работы оборудования, а также в экологичности выращиваемых растений.The achieved technical result consists in the possibility of growing a wide range of plants with optimal nutritional parameters for them, with a low cost of cultivated products, trouble-free operation of equipment, and also in the environmental friendliness of the grown plants on multi-tiered hydroponic installations.
Заявленные способ и устройство для его реализации могут быть осуществлены в условиях промышленного и фермерского производства сельскохозяйственной продукции.The claimed method and device for its implementation can be carried out in the conditions of industrial and farm production of agricultural products.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020144060A RU2757985C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020144060A RU2757985C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021126095A Division RU2775014C1 (en) | 2021-09-04 | Three-socket connector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757985C1 true RU2757985C1 (en) | 2021-10-25 |
Family
ID=78289480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020144060A RU2757985C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757985C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815682C1 (en) * | 2023-06-08 | 2024-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" | Nutrient solution delivery device in intermittent flooding hydroponics system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1542489A1 (en) * | 1988-05-23 | 1990-02-15 | Самаркандский Государственный Архитектурно-Строительный Институт Им.Мирзо Улугбека | Device for hydroponically growing of plants |
RU2040154C1 (en) * | 1992-10-06 | 1995-07-25 | Научно-инженерное опытно-экспериментальное предприятие - Фирма "АЭФ" | Device for hydroponic growing of plants |
RU2224420C2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-02-27 | Дагестанский научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Hydroponic plant growing unit |
US20180092337A1 (en) * | 2016-02-09 | 2018-04-05 | Horimasa City Farm Inc. | Aquaponics system, and fish and shellfish rearing and plant cultivation method using the aquaponics system |
CN208609596U (en) * | 2018-07-25 | 2019-03-19 | 中国华录·松下电子信息有限公司 | Siphon circulation formula nutrient solution vegetable planter |
KR20190132078A (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | 엘지전자 주식회사 | Plant cultivating apparatus |
-
2020
- 2020-12-30 RU RU2020144060A patent/RU2757985C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1542489A1 (en) * | 1988-05-23 | 1990-02-15 | Самаркандский Государственный Архитектурно-Строительный Институт Им.Мирзо Улугбека | Device for hydroponically growing of plants |
RU2040154C1 (en) * | 1992-10-06 | 1995-07-25 | Научно-инженерное опытно-экспериментальное предприятие - Фирма "АЭФ" | Device for hydroponic growing of plants |
RU2224420C2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-02-27 | Дагестанский научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Hydroponic plant growing unit |
US20180092337A1 (en) * | 2016-02-09 | 2018-04-05 | Horimasa City Farm Inc. | Aquaponics system, and fish and shellfish rearing and plant cultivation method using the aquaponics system |
KR20190132078A (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | 엘지전자 주식회사 | Plant cultivating apparatus |
CN208609596U (en) * | 2018-07-25 | 2019-03-19 | 中国华录·松下电子信息有限公司 | Siphon circulation formula nutrient solution vegetable planter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815682C1 (en) * | 2023-06-08 | 2024-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" | Nutrient solution delivery device in intermittent flooding hydroponics system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2861881C (en) | Method and apparatus for automated horticulture and agriculture | |
US7415796B2 (en) | Method and apparatus for growing plants | |
RU2664320C1 (en) | Device for growing plants | |
RU182867U1 (en) | Plant Growing Device | |
RU2635396C1 (en) | Method for hydroponic non-substrate plant growing and device for its implementation (versions) | |
US20180310497A1 (en) | Rotating hydroponic growing system | |
KR101961291B1 (en) | Multi-stage plant cultivation apparatus having improved water supply structure | |
KR102154034B1 (en) | Ginseng hydroponics cultivation device | |
KR101693029B1 (en) | Indoor plant cultivation apparatus | |
KR20160026224A (en) | Hydroponics-aquarium | |
KR20210049856A (en) | Vertical cultivation tower for automated horticulture and agriculture | |
RU2757985C1 (en) | Method and device for growing plants in single or multi-tiered hydroponic installations | |
KR20180137538A (en) | Gardening equipment | |
RU2693721C1 (en) | Aero-hydroponic plant for growing plants in vitro | |
KR101519965B1 (en) | Environment-friendly Lid for Toilet bucket capable of growing plant | |
RU2775014C1 (en) | Three-socket connector | |
CN214339228U (en) | Equipment cultivated in a pot is used in planting of bamboo kind plant seedling | |
RU88246U1 (en) | PLANT TRAY AND AEROHYDROPONIC PLANT WITH ITS USE | |
RU2784076C1 (en) | Plant growing device | |
RU2535739C1 (en) | Method of growing green fodder mass on substrate | |
KR100550387B1 (en) | Multipurpose irrigator for plant culture | |
RU2756098C1 (en) | Module for development of roots of aeroponic system (mas) | |
CN210694917U (en) | Device for planting organic vegetables in foreign soil pot | |
RU229530U1 (en) | Aeroponic device for growing plants | |
JP2013027369A (en) | Hydroponic plant cultivation device and hydroponic plant cultivation method |