RU8870U1 - Гидропонная установка бессубстратного выращивания растений - Google Patents

Abstract

1. Гидропонная установка бессубстратного выращивания растений, содержащая емкость для замачивания семян, многоярусный каркас с размещенными на его ярусах лотками для зерна с перфорацией в дне, средства для полива-слива питательного раствора, средства обеспечения заданных режимов полива и освещения, отличающаяся тем, что указанный каркас выполнен двухсекционным, одна из секций - проращивания - снабжена светонепроницаемыми стенками и дверью, узлом подогрева с регулятором температуры и вентиляционной системой и направляющими кронштейнами для размещения лотков, другая секция - выращивания - содержащая три лотка в линию на каждом ярусе, средства освещения которой содержат на каждом ярусе по его продольной оси два светильника на галогенных 12-вольтовых электролампах, питаемых от сети 220 В через преобразователь напряжения, при этом каждый светильник снабжен отражателем, обеспечивающим в пределах изменения высоты его положения границу светового потока в его телесном угле на внутренних краях боковых лотков в пределах 0 + 5% линейного лотка, а каждый светильник закреплен на шарнирно-подвижном держателе, причем на торцах каждой стойки каркаса закреплены горизонтально-вертикальные узлы сочленения, а высоты противоположных стенок лотков неодинаковы, так что уклон дна лотка составляет 0,03 - 0,05%, при этом перфорация дна выполнена в один ряд вдоль стенки большей высоты и располагается над сливным желобом.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лотки снабжены съемными продольно-поперечными перегородками.

Description

ri-ЩГОЮННАЯ УСТАНОВКА БЕССУБСТРАТНОГО ШРАЩИВАНШ РАСТЕНИЙ

.Полезная модель относится к области растениеводства и, в частности, к гидропонньм методам вырал ивания растений.

CyinHocTB бессубстратного способа состоит в том, что растения внращиваются не на искусственных твердых: заменителях почвы, а на питательной водном растворе, содержашш набор минеральных компонентов, включая и микроэлементы. Этот способ позволяет получать зеленую массу из зерновых кормовых культур в виде матов образую цихся из зерен скрепленных их переплетенными корнями и выступающих зеленых стеблей высотой до 25 см. Этот зелены корм добавляют в рацион животных на термах и в домашних условиях, что увелт ивает питательность кормов и обогащает ITX каротином, макро- и микроэлементами. Причем, одтда килограмм семян дает G-7 кг зеленой массы. Питательность зеленой массы, выраш,енной таким способом составляет 0,05 - 0,17 к.ед., а в I кг сырой массы содержится 2,5 - 3,8 % npoTeiffia и С- - 14 мг каротина, хотя в сухом зерне они отсутствуют. Суточные скармливания зеленой массы колеблются от 10-15 г для -клеточных пушных зверей до 3-3 кг быкам-производителя1л. Эффективность пршленения зеленого котма выражается в повышенном приросте живого веса и массы скота и птицы, увеличении надоев и жирности молока, повьшении яйценоскости у птиц, сн№к.ении заболеваемости и падежа молодняка. Последние исследования в медицине показали, что применение в раиионе человека зелени пророщенных зеленых побегов зерновых резко повышает устойчивость против гриппа.

Гидропонный метод бессубстратного выршцивания растений не только для выращивания зеленого корма скоту и птице, .но и для выралщвания овощей и их рассады (I. Огород в комнате, ВДНХ,СССР,М.,1989)

Известны зарубежные установки на которых ос;;,пдествляют гидропонный метод выращивания растений, в частности, зеленых кормов (З.Бентли М., Промышленная гидропоника, М.,1935). Известны также установки созданные в странах С1-1Г, наприъ ер - а) установка ВЕСНА молдавского НЖ животноводства и ветеринарии; б) установка Грузш-тского НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства; в) малогабаритная фабрика непрерывного производства зеленого корма АН Арм.ССР.

Известны также установки российской разработки: а) установка Зеленый луг ВИСХОМ,а совместно с С1{Б по сельскохозяйственны. машинам Ленинграда (1963- г.г.). Последняя принята нами за ПРОТОТИП.

ЖЯ А 01 а 31/02

- 2 тельным раствором. ;ад лотками (а иногда и сбоку) закреплены источники света - люминесцентные 20 - 80 3т от 24 до 60 шт с общим потреблением энергии 2,5 - 10 кВт,

Принятая за прототип установка УЗК-;350 ш/геет пять трехярусннх секций для выршцивания и два отдельных теьяных шкафа для прора тивания в них семян (3. Корбут В.А., Липов Ю.Н., Промышленная гидропоника выращивания зеленого кормэ,, /., 1955). Все секции шдетот единую ирригационную систему полива-слива и средства электроосвещения. Шка.Ьы проршцивания не имеют ни подключения к ирригационной системе, ни к освещению.

Недостаткагуш аналогов и прототипа, являются: I) ограниченная возмможность полной загрузки всего оборудования при изменении производительности установки. Например, есяи используется только одна секция, то необходшло использовать целый шкап для проращивания, хотя он рассчитан на обслркивание 2,5 секций для выршцивания; если необходимо использовать шесть секций для выратршания, то затраты на оборудование резко возрастают за счет необходшлости приобретения лишних четырех секций для выра.гаивания, а третий шкап для проращивания используется на треть своего рабочего объема, а еще один шка:1) не используется, вообще. 2) подавляшюе число технологий выратцивания зеленого корма требует на разных операциях измененртй температуры. Так, для этапа проращивания необходшла постоянная температура от 21-23°С (овес, бобовые) до 25-28 С (кукуруза) при постояьшой влажности, а для операции выращивания часто требуется снюкение температуры в ночное время вплоть до 16°С и подъема ее только до в первые два дня, а затем снова снизить до и поднимать до 19°-С. (4. Материалы СТПИ-Элиус С.А., М.,1997г.). 7менно такая технология выну ;дает производителей зеленого корма содержать секщШ (такаът) проршцивания в отдельных помекдениях. Это приводит к увеличению производатвенных площадей, к большим капитальньш затратам на строительство отдельных помещений и к росту затрат на организационнотехнологические мероприятия. 3) супдествующие конструкции установок для бессубстратного выравнивания растений рассчитаны только на большую производительность зеленого корма и не могут пршленяться ни в приусадебном хозяйстве, ни, тем более, в домашних условиях. Кроме того, если корм предназначен для небольшого количества мелких животных, то масса снятого мата с одного лотка очень большая и она становится невыгодна, ни при продаже (крошится и много уходит в отбросы), ни при скармливании (поскольку большую часть корма приходится хранить достаточно длительное время) т.к. зеленый корм увядает и теряет не только сочность, но и прттательность, 4) средства освещения ярусов установки - светильники на люминесцентных лампах,

питаемых от сети 220 В - являются источникаили повышенной электроопасности. Их исполнение в обязательном порядке должно быть влагобрызгозащтценным, что оудорожает производство, стоимость и, естественно продажную стоимость установки.

Технйческшд результатом создания полезной модели является повышение съема зеленого корма с единицы производственной плоитади, оптигшзация конструкции путем создания модульной технологической единицы.

Другим техническим результатом является исключение опасности поражения электрическим током обслуживаю)цего персонала без снртаения равномерности светового потока, идутцего на растения.

Указанные технические результаты достигаются тем, что гидропонная установка бессубстратного выранцгеания расз ени11 содержит емкость для зшд.ачршания семян, многоярусный каркас с размещеннтжи на его ярусах лоткагли для зерна с пер юрацией в дне, средства для полива-слт.тва питательного раствора, средстве, обеспечения заданных решвдов полива и освещения, при этом новым в полезной модели является то, что указанный каркэ.с выполнен двухсекционным, одна из секций - прорад ивания снабжена светонепроницае лвли стенками и дверью, узлом подогрева с регулятором температуры к вентиляционной системой и направляющжга

кронштейнами для размещения лотков, другая секция - вырапдивания на кзд,д«|20 „

содержащая три лотка в линию/гсредства освещения которой содержат

на каждом ярусе по его продольно - оси два светильника на галогенных 12-вольтовых электролшлпах, питаеьшх от сети В через преобразователь напряжения, при этом, кшдщй светильник снабжен отражателем, обеспечивающш« в пределах изменения высоты его положения, границу светового потока в его телесном угле на внутренних краях боковых лотков в пределах 0-ь5 линейного размера лотка, а каждый светильник закреплен на шарнирно-поворотном держателе, пр1таем, на торцах каждой стойки каркаса закреплены горизонтально-вертикальные узлы сочленения, а высоты противоположных стенок лотков неодинаковы так, что уклон дна лотка составляет 0,03-0,05/о, при этом перфорация дна выполнена в один ряд вдоль стенки большей высоты и располагается над сливным желобом. Кроме того, отличие заключается в том, что лотки снабжены съемньши продольно-поперечньми перегородками.

Сопоставительный анализ представленного технического решения с прототипом показывает, что гидропонная установка для бессубстратного выращивания растений отличается модульностью исполнения, наличием в системе электробезопасного освеш,ения и обеспечиваюБ его равномерность суммарного светового потока путем особой формы отражателя светильник:а, а также наличием автономного узла подогрева в секции проращивания, Такигл образом, заявляемое устройство соответствует критерию новизна.

А j

- 4 Тот факт, что к настоящему времени гидропонная установка для бессу,б,стратного выращивания растений проьиа полугодовые технологические испытания на качество выршциваемого зеленого корма, которое соответствует рекомендациям ведутдих специалистов сельского хозяйства и получило одобрение, гказывает на ее соответствие критерг-тго промьппленно пртюнимо ,

Полезная модель поясняется ;риг.1а), б) ив) на которой представлена конструкция двух сочлененных модулей установки. Здесь на , 1а)I I и I- секции прорэлцивания, П и П- секции выра цивания (штрихи у цифр указывают на принадлежность этих секций второму модулю), Ш - емкость для замачивания зерна; I - каркас выполненный из металлических уголков, 2 - направляющие салазки кронштейны для лотков с зерном, 3 - лотки, 4 - светильники, 5 - шарнирные держатели, 6 преобразователи напряжения 220/12 В, 7 - узлы сочленения, 8 - желобы слива, 9 - штуцеры для трубопроводов полива, 10 - регулятор температуры, II - узел подогрева, 12 - решетка, 13 - задвижка, 14 вентиляционные отверстия, 15 - двери, 16 - съемные перегородки; на фиг. 16) дана выноска позшдий 3 - лоток :/: 8 -желоб слива для иллюстрации перфорационного отверстия 17 и наклона дна лотка; на фиг.IB) дан rpatiMK измерений светового потока от светильников 4 одного яруса установки при принятом расположении их относительно уровня зерна в лотках.

Работает установка бессубстратного выращивания растений следующи1 л образом. После окончания подготовительно операции с семенами по проверке и стимуляции всхожести, их дезинфекции, напршлер, путем облучения УФО-лампами или вьщерживания в растворе маргашдовки КМпО, семена засыпают в лотки 3 слоем порядка 2,5 - 3,0 см, поливают питателыяым раствором и устанавливают лотки на направляющие салазки-кронштейны 2 в секцию проращивания I. В этой секции зерно выдерживается в темноте I от I до 4 , в зависшяости от вида зерна, температуры и вла:жости. Температура и влажность внутри секции поддерживается посредством узла подогрева II с регулятором температуры 10. Мезеду зоной размещения лотков и нагревателем укреплена решетка 12 для обеспечения свободного прохода струи теплого воздуха. Замкнутый объем секции проращивания стенкаьш и дверью 15 и наличие регулируемого узла подогрева с вентиляцией, обеспечиваемой за/,вижкой 13 и отверстиями 14 позволяет устанавливать в ней требуеьгую для процесса проращивания температуру и пределах ЗО-ЗВ-С и вла- ность 75-90. Последнее обеспечивается влаги в зерне, поливом и температурой среды. При недостаточности этого на гешетк может быть помеш.ена мокрая мешковина, что обеспечит требуемой зр

влажности. Через заданное время нахо-здения зерна в секции проращивания (1-4 суток), когда зерно прорастет, лотки переносят на яруса в секции П, где они находятся 5-8 суток в зависиг..юсти от вида зерна, оостава питательного раствора и метода полива, температуры, влажности, осве1.цения и требуемой достаточности колт-гаества массы вырастающего зеленого корма, что в немалой степени, зависит от вида т-хивотных, для которых предназначен корм. От последнего зависит и то, как засыпается зерно в лотки - без перегородок или с перегородками в них: а) в первом случае - для крупного скота - коровам, лошадям и т.д., б) во втором случае - для мелких животных - ягнят, поросят, кошек, собак, норок, кроликов и т.д..

Освещение пророщеьшого зерна производят с помощью светильников 4 размещенных на ярусах по два на кащом. Светильники укреплены на

шарнирно-подвикных держателях 5, В каждом светильн1же шлеется одна го гаяйгадйбзя ., „ .

12-вольтовая лектролампа5 питаемая от сети .З.Ю В через преобразователь напряжения б. С одной стороны, такая система освещения обеспечивает полную эяектробезопасность обслу:тсивающему персоналу; с дрзтой стороны - галогеновые излучают, практически, полный спектр дневного света. Исследования показали, что такое освещение способствует увеличению массы готового зеленого корма, содержанию каротина и протеина в нем на 5-109.

Применение галогеновых 12-вольтовых электролакш, которые, практртчески, представляют точечный источник света (по сравнению с Т)ормой ламп дневного света) вынудило решать задачу по осзди.ествлеьшю равномерности светового потока при минимизации количества светильников. Именно поэто лу была выбрана схема из двух источников на каждом ярусе, расположенных над тремя лоткш ли на расстоянии 1/4 их

. „ от ПраЯ bOKO&bfX- OTKOb„ ..

общей длиныТ использованием специальной о.юр1льт отражателя, обеспечивающей в пределах изменения высоты рабочего положения светильника границу светового потока в его телесном угле на внутренних краях боковых лотков в пределах 0+5 линейного размера лотка. Ка -Тшг. IB) приведен график измерений светового потока от светильников 4 одного яруса. Штрихпунктирная линия предста,вляет идеальн ш (желаемую) освещенность поверхности лотков. Сплошная жирная лт-шия показывает реальный уровень освещенности. Ее отклонения от идеальной не пт)ев1жает 20, что сравншда с распределением освеп енности от|ла1-.т дневного света )(при поперечном сечении яруса). Измерения проводилис фотометром Ш-ЗБ. При этом, интенсивность сз.марного осветения устанавливается 60 - 80 Вт/м, что находится в рекомендованных пределах. Злрлшость подаерживается 70-85г о. Питательный раствор ттеет рН 5,5-5,5 и температуру . Полив зерна осу 11ествляется системой полива, для чего на ярусах в секции П тлеюч ся. штуцеры 9 для соединения гибкшга шланЕаг.1и, Такая конструкция системы позволяет обеспечить разлг/гчные схеь.ш, что диктуется изменяющейся технологией полива на разных временных отрезках. Так, первые два дня следует поливать через 5 часов а затем -- через б-Я часов, а последние два дня толБКО через 12 часов. Объем подачи раствора 3-4 лДг в один прием.

Продолжительность вырадшвания на свету составляет 5-0 суток, в зависимости от вида растений и заложенных в технологию требований по конечной массе зелени.

Слив неизрасходованного излишнего раствора производргася через отверстия 17 (риг. 16)) в дне лотков, которая выполнена напротив желобов 8, по которым излишки раствора сливаются или в заранее подготовленнз ю емкость, или (при больших производствах) в систему канализации. Для облегчения слива раствора две противоположные стенки лотка 3 имеют разную высотлг, что обеспечивает наклон дна в сторону пергрорации с отверстиями 17. Как показала практика, уклон дна в 0,03-0,05 вполне достаточен для сл11ва излишков раствора, с одной стороны, и обеспечения равномерности влажности зерна по объему лотка иеуду поливами, с другой стороны. В частности, такой уклон получен при высоте у меньшей стенки 30-35 IV.T, а у большей 50 ьм при расстоянии между стенкагди порядка 450 иш.

По окончании процесса выраш;ивания лотки передаются на участок упаковки. Здесь большие маты зеленого корма откладываются в специальную тару, например, по 4 шт, а малые маты вынго.таются из перегородок 16 и упаковываются либо в полиэтиленовые мешки, или в пластмассовые коробки. Затем, к первые и вторые передаотся на реализацию,

На нижней проекции чертежа установки видно, что для увеличения ее производительности два модуля соединены вместе по горизонтали, посредством узлов сочлененрш 7. Конкретная установка из двух модулей зашвлает площадь 2,0 х 1,0 м (без лщета площади под емкость для замачивания Ш), высоток 2 м. Естественно, колттаество соединенных модулей можно увеличить не только по горизонтали, но и по вертикали. При этом, два модуля с установкой на друга будут иметь высоту 4 м. За -1етим, что секция проращивания I мо-адт быть установлена как слева, так и справа от секции П.

Сочетание модульного исполнения с пр иленением терморегулятора в секции проращивания, использования 12-вольтовых ламп позволяет оптимизировать конструкцию установки, говысить съем готовой продукции с единицы производственной площади, а тшше обеспечить электробезопасность для перогонала.

Claims (2)

1. Гидропонная установка бессубстратного выращивания растений, содержащая емкость для замачивания семян, многоярусный каркас с размещенными на его ярусах лотками для зерна с перфорацией в дне, средства для полива-слива питательного раствора, средства обеспечения заданных режимов полива и освещения, отличающаяся тем, что указанный каркас выполнен двухсекционным, одна из секций - проращивания - снабжена светонепроницаемыми стенками и дверью, узлом подогрева с регулятором температуры и вентиляционной системой и направляющими кронштейнами для размещения лотков, другая секция - выращивания - содержащая три лотка в линию на каждом ярусе, средства освещения которой содержат на каждом ярусе по его продольной оси два светильника на галогенных 12-вольтовых электролампах, питаемых от сети 220 В через преобразователь напряжения, при этом каждый светильник снабжен отражателем, обеспечивающим в пределах изменения высоты его положения границу светового потока в его телесном угле на внутренних краях боковых лотков в пределах 0 + 5% линейного лотка, а каждый светильник закреплен на шарнирно-подвижном держателе, причем на торцах каждой стойки каркаса закреплены горизонтально-вертикальные узлы сочленения, а высоты противоположных стенок лотков неодинаковы, так что уклон дна лотка составляет 0,03 - 0,05%, при этом перфорация дна выполнена в один ряд вдоль стенки большей высоты и располагается над сливным желобом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лотки снабжены съемными продольно-поперечными перегородками.