RU2338368C1 - Vegetation system for microclimate generation - Google Patents
Vegetation system for microclimate generation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338368C1 RU2338368C1 RU2007108420/12A RU2007108420A RU2338368C1 RU 2338368 C1 RU2338368 C1 RU 2338368C1 RU 2007108420/12 A RU2007108420/12 A RU 2007108420/12A RU 2007108420 A RU2007108420 A RU 2007108420A RU 2338368 C1 RU2338368 C1 RU 2338368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzles
- pipe
- valve
- water
- pump
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 18
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 14
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 9
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- -1 and therefore Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к комплексам создания микроклимата для ускоренного и экспериментального получения высокой урожайности сельскохозяйственных культур в открытом грунте (без укрытий от солнца), а также для вегетативного размножения ценных для людей растений. Систему можно использовать и при выращивании культур грибов или виноградных улиток, т.к. она улучшает условия окружающей среды.The invention relates to the field of agriculture, namely, complexes for creating a microclimate for accelerated and experimental production of high crop yields in open ground (without shelters from the sun), as well as for the vegetative propagation of plants valuable to people. The system can also be used for growing mushroom or grape snail crops, as It improves environmental conditions.
Улучшенные условия мы встречаем в природе у водопадов и сбросов плотин. Внизу, даже по крутым берегам, растет и плодоносит буйная растительность в значительной степени лучше тех растений, что растут по берегам этих же рек. Мы знаем о сказочных условиях круглый год в кальдере вулкана Узон (горячие гейзеры Камчатки). Улучшенные условия для растений часто получают на земельном участке на солнечной стороне у высокого, глухого забора.We find improved conditions in nature at waterfalls and dumping dams. At the bottom, even along steep banks, lush vegetation grows and bears fruit much better than those plants that grow along the banks of these same rivers. We know about fabulous conditions all year round in the caldera of Uzon volcano (hot geysers of Kamchatka). Improved plant conditions are often obtained on a plot of land on the sunny side of a high, deaf fence.
В условиях фитотрона на площади 6 м2 (см. Труды ИФР АН СССР. Отчеты работ профессора, доктора биологических наук Петинова Н.С., 1965-1975 гг.) добивались ускоренной вегетации с получением необыкновенно высоких и качественных урожаев пшеницы при полном использовании энергии специальных ламп, имитирующих спектр лучей и энергию солнца. При этом в ИФР АН СССР и другими учеными, работавшими с различными культурами, многократно проверено, что быстро, плодовито развивающееся растение должен окружать увлажненный (в среднем до 80% относительной влажности), теплый, но не перегретый, переувлажненный и застойный воздух теплиц и парников. Почва должна быть аэрированной (открыты структурные поры).Under the conditions of a phytotron on an area of 6 m 2 (see Proceedings of the Institute of Physics of the Academy of Sciences of the USSR. Reports of the work of Professor, Doctor of Biological Sciences Petinova NS, 1965-1975), they achieved accelerated vegetation with obtaining unusually high and high-quality wheat crops with full use of energy special lamps that simulate the spectrum of rays and the energy of the sun. At the same time, the IGF of the Academy of Sciences of the USSR and other scientists working with various cultures have repeatedly verified that a rapidly, prolific developing plant should surround the moistened (on average up to 80% relative humidity), warm, but not overheated, humidified and stagnant air of greenhouses and greenhouses . The soil should be aerated (structural pores open).
Многолетней практикой в открытом грунте (с 1960 г.) в ГБС АН СССР проверено: улучшенные естественные условия можно достичь только в открытом грунте, защищенном от ветра, при дозированном распылении до состояния тумана подготовленной воды. Подготовленной считают воду, хранящуюся в накопителе (цистерне), подогретую на солнце, с добавлением микро- и макроэлементов.It has been verified over many years of practice in open ground (since 1960) in the GBS of the Academy of Sciences of the USSR: improved natural conditions can only be achieved in open ground, protected from the wind, with metered spraying to a state of fog of prepared water. Prepared is considered water stored in a storage tank (tank), heated in the sun, with the addition of micro and macro elements.
Известны устройства полива («Фрегат» и «Волжанка»), имеющие консоли с насадками для выхода поливной воды. В конструкциях поворот консолей обеспечен за счет реактивной силы струи воды, выходящей из крайних поливных насадок. Указанные устройства предназначены для быстрого орошения участка пастбища, как получается в природе при сильном дожде. Устройства перемещают на другой участок орошения через 20-30 минут полива. Более длительный срок полива пастбища навредит глубоким переувлажнением, (засолением) или размыванием почвы. Такими устройствами получить улучшения окружающих условий для растений невозможно, т.к. они предназначены только для разбрызгивания воды над площадью за кратчайший период.Known irrigation devices ("Frigate" and "Volzhanka") having consoles with nozzles for the exit of irrigation water. In designs, the rotation of the consoles is provided due to the reactive power of the jet of water emerging from the extreme irrigation nozzles. These devices are designed for quick irrigation of the pasture area, as it turns out in nature with heavy rain. The devices are moved to another irrigation area after 20-30 minutes of irrigation. A longer pasture irrigation will harm deep waterlogging, (salinization) or soil erosion. With such devices, it is impossible to obtain environmental improvements for plants, because they are intended only for spraying water over the area for the shortest period.
Известно устройство вегетационного обводнения (патент Великобритании №1241325, класс А1Е, 1971 г.) для улучшения условий роста и развития растений (в теплицах или парниках) прерывистым распылением воды. Устройство имеет систему трубопроводов с распылителями воды, электромагнитные клапаны (прерыватели). Блок управления системы обеспечивает прерывистую подачу воды к распылителям, т.е. сокращает количество осадков по сигналам различных датчиков.A device for vegetative irrigation is known (UK patent No. 1241325, class A1E, 1971) to improve the conditions of plant growth and development (in greenhouses or hotbeds) by intermittent spraying of water. The device has a piping system with water sprayers, solenoid valves (breakers). The system control unit provides intermittent water supply to the nebulizers, i.e. reduces rainfall from various sensors.
Улучшение условий для растений в теплицах и парниках обеспечивают дополнительной системой труб для подогрева почвы.Improving the conditions for plants in greenhouses and hotbeds provide an additional pipe system for heating the soil.
В теплицах и парниках труб, систем трубопроводов и распылителей много (как минимум по 1 м и по 1 шт.) на каждый квадратный метр полезной площади. Парниковое или тепличное хозяйство дорого обходится при строительстве, а при летней эксплуатации, кроме автоматизации орошения, необходима автоматизация проветривания, а также дезинфекция и притенение помещений.There are many pipes, piping systems and sprayers in greenhouses and greenhouses (at least 1 m and 1 pc.) Per square meter of usable area. A greenhouse or greenhouse economy is expensive in construction, and during summer operation, in addition to irrigation automation, ventilation automation is required, as well as disinfection and shading of the premises.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является система испарительного охлаждения и доувлажнения (С.И.О.Д.), предназначенная для мелкодисперсного распыления воды в теплицах для поддержания температурно-влажностного режима (систему предлагает ООО НПФ «Фито», электронный адрес Интернет сайта http://www.fito-agro.ru/siod.htm). Система содержит водонакопитель, соединенный питающей водопроводной трубой с насосом, выход которого подключен к напорной трубе, снабженной фильтром и соединенной с распределительной сетью с форсунками. Система включает в себя АСУ, содержащую управляющий контроллер, датчики влажности и температуры.The closest set of essential features to the proposed invention is an evaporative cooling and after-humidification system (S.I.O.D.), designed for finely dispersed water spraying in greenhouses to maintain temperature and humidity conditions (the system is offered by Fito LLC, email address Internet site http://www.fito-agro.ru/siod.htm). The system comprises a water reservoir connected by a supply water pipe to a pump, the outlet of which is connected to a pressure pipe equipped with a filter and connected to a distribution network with nozzles. The system includes an ACS containing a control controller, humidity and temperature sensors.
С.И.О.Д. имеет следующие недостатки:S.I.O.D. has the following disadvantages:
- возможность использования только для кратковременного охлаждения и доувлажнения воздуха в теплице;- the possibility of use only for short-term cooling and humidification of air in the greenhouse;
- незначительная эффективность отбора тепла и испарения в воздухе, обеспечиваемая мелкодисперсным водяным облаком (размер капель 0,15 мм);- low efficiency of heat removal and evaporation in the air, provided by a fine cloud of water (droplet size 0.15 mm);
- переувлажнение почвы при длительной или частой работе системы;- waterlogging of the soil during prolonged or frequent operation of the system;
- невозможность подогрева среды за счет тепла увлажняющей воды в периоды похолодания;- the impossibility of heating the environment due to the heat of moisturizing water during periods of cooling;
- наличие большого количества труб в распределительной сети, ведущее к образованию большого количества конденсата, провоцирующего интенсивную капель;- the presence of a large number of pipes in the distribution network, leading to the formation of a large amount of condensate, which provokes intense drops;
- неэффективное использование солнечной энергии и его спектра из-за потерь и рассеивания при прохождении через стеклянные или пленочные укрытия;- inefficient use of solar energy and its spectrum due to losses and dispersion when passing through glass or film shelters;
- неэффективность методов выращивания растений в защищенном грунте в жаркий период и, как следствие, высокая себестоимость выращиваемой продукции;- the ineffectiveness of methods of growing plants in sheltered soil during the hot season and, as a result, the high cost of farmed products;
- большой расход воды.- high water consumption.
Задачей изобретения является создание и поддержание улучшенного микроклимата для ускоренной вегетации и здорового плодоношения сельскохозяйственных культур, дающих значительно больший урожай в открытом грунте на защищенной от ветра площади.The objective of the invention is the creation and maintenance of an improved microclimate for accelerated vegetation and healthy fruiting of crops, giving a significantly greater yield in open ground in a sheltered area from the wind.
Техническими результатами изобретения (при снижении себестоимости выращиваемой продукции) являются:The technical results of the invention (while reducing the cost of farmed products) are:
- сокращение расхода воды в 15÷20 раз;- reduction of water consumption by 15 ÷ 20 times;
- уменьшение количества потребляемой электроэнергии в 3÷6 раз;- decrease in the amount of electricity consumed by 3 ÷ 6 times;
- создание и поддержание гибкого температурно-влажностного режима за счет использования большой теплоемкости воды, равной 4200 Дж/кг°С, т.е. при остывании 1 г на 1°С выделяется 4,2 Дж тепла (при остывании на 80°С выделяется 336 Дж тепла) и большой удельной теплоты парообразования воды, равной 2300000 Дж/кг°С, т.е. при испарении 1 г у окружающей среды отбирается 2300 Дж тепла.- creation and maintenance of a flexible temperature and humidity regime through the use of a large heat capacity of water equal to 4200 J / kg ° C, i.e. when cooling 1 g at 1 ° C, 4.2 J of heat is released (when cooling at 80 ° C, 336 J of heat is released) and a large specific heat of vaporization of water equal to 2,300,000 J / kg ° C, i.e. upon evaporation of 1 g, 2,300 J of heat is taken from the environment.
Такой режим обеспечивает:This mode provides:
- улучшение круглосуточных условий для роста и развития растений весной, летом и осенью;- Improvement of round-the-clock conditions for the growth and development of plants in spring, summer and autumn;
- возможность при длительном похолодании (заморозках) нагревать приземный воздух и почву до 16÷18°С и в ночные часы, сохраняя аэрацию почвы;- the possibility of prolonged cooling (frost) to heat the surface air and soil to 16 ÷ 18 ° C and at night, while maintaining aeration of the soil;
- эффективное использование солнечной энергии в открытом грунте весь световой день;- efficient use of solar energy in open ground all daylight hours;
- возможность направленного стимулирования развития растений по способу, изложенному в А.С. №695633 от 01.02.1977;- the possibility of directed stimulation of plant development by the method described in A.S. No. 695633 from 02/01/1977;
- небывалые урожаи экологически чистых продуктов в естественных условиях открытого грунта.- Unprecedented harvests of environmentally friendly products in the natural environment of open ground.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известную вегетационную систему для создания микроклимата, содержащую ветрозащитное ограждение по периметру земельного участка, клапаны, питающую трубу, выходящую из накопителя воды и входящую в насос с напорной трубой, соединенной с распределительными трубами, снабженными форсунками увлажнения, автоматизированную систему управления, содержащую управляющий контроллер и датчики увлажнения и температуры, дополнительно введены колонна, гидроаккумулятор и проточный нагреватель. Распределительные трубы выполнены в виде консолей. Колонна имеет подвижную часть для размещения консолей, выполненную с возможностью вращения относительно своей вертикальной оси от установленной в ней турбинной части раздельного гидродинамического привода, снабженного сливной трубой, которая соединена с питающей трубой, имеющей первый клапан перед входом в насос. При этом гидроаккумулятор и проточный нагреватель последовательно врезаны в напорную трубу, имеющую на выходе нагревателя разветвление. Одна ветвь соединена через отводной патрубок с верхней частью гидроаккумулятора. Другая ветвь через второй клапан соединена с турбинной частью гидропривода и с третьим клапаном, выход из которого через патрубок соединен с входами консолей, форсунки увлажнения которых расположены по всей их длине. В АСУ введен датчик перемещения распределительных труб. Для управления работы от АСУ все перечисленные клапаны имеют электромагнитный привод.These technical results are achieved by the fact that in the well-known vegetation system for creating a microclimate, containing a windbreak around the perimeter of the land, valves, a supply pipe coming out of the water reservoir and entering the pump with a pressure pipe connected to distribution pipes equipped with humidifying nozzles, automated a control system comprising a control controller and humidity and temperature sensors, an additional column, a pressure accumulator and a flow heater are additionally introduced. Distribution pipes are made in the form of consoles. The column has a movable part for placing the consoles, rotatably relative to its vertical axis from the installed turbine part of a separate hydrodynamic drive equipped with a drain pipe, which is connected to a supply pipe having a first valve in front of the pump inlet. In this case, the accumulator and the flow heater are sequentially cut into a pressure pipe having a branch at the heater outlet. One branch is connected through the branch pipe to the upper part of the accumulator. The other branch through the second valve is connected to the turbine part of the hydraulic actuator and to the third valve, the outlet of which through the pipe is connected to the inlets of the consoles, the humidifying nozzles of which are located along their entire length. A sensor for the movement of distribution pipes has been introduced into the ACS. To control operation from the ACS, all of these valves have an electromagnetic drive.
Для уравновешенной механической работы подвижной части, а также для более равномерного и одновременного распределения влаги по всей увлажняемой территории консоли размещают с диаметрально противоположных сторон подвижной части колонны и закрепляют их на вантах. При этом шаги между соответствующими по порядку форсунками перекрывают друг друга, а величина последующих шагов уменьшается по мере удаления от центра вращения.For balanced mechanical operation of the movable part, as well as for a more uniform and simultaneous distribution of moisture throughout the wetted area, the cantilevers are placed on the diametrically opposite sides of the movable part of the column and fixed on cables. In this case, the steps between the nozzles corresponding to the order overlap each other, and the size of the subsequent steps decreases with distance from the center of rotation.
Для того чтобы основная масса воды распылялась до состояния тумана, имела минимальную гравитацию и как бы плавала, перемешиваясь с воздухом у поверхности земли, используют форсунки встречно-струйной конструкции. В этой конструкции выходящие навстречу друг другу струи взаимно сдерживают скоростное истечение воды под давлением, поэтому их расход в 3÷5 раз меньше расхода исходящих струй из любой форсунки дефлекторного типа (струя бьет в отражатель-дефлектор).In order for the bulk of the water to be atomized to a state of fog, have minimal gravity and, as it were, float, mixing with air at the surface of the earth, use anti-jet nozzles. In this design, the jets facing each other mutually inhibit the rapid flow of water under pressure, so their flow rate is 3 ÷ 5 times less than the flow rate of outgoing jets from any nozzle of the deflector type (the jet hits the reflector-deflector).
Для ликвидации засорения сопел форсунок их размещают на вертикальных патрубках-отстойниках, врезанных в консоли. При этом патрубки-отстойники имеют высоту не менее 200 мм.To eliminate the clogging of nozzle nozzles, they are placed on vertical sump pipes embedded in the console. At the same time, sump pipes have a height of at least 200 mm.
Для дополнительного увлажнения воздуха зоны, огражденной ветрозащитным барьером, установленные на ближайшем к центру вращения и наиболее удаленном от него патрубках форсунки расположены на высоте не менее 1500 мм от уровня земли.For additional humidification of the air of the zone enclosed by a wind-shelter, the nozzles installed at the nozzles closest to the center of rotation and farthest from the nozzle are located at a height of at least 1500 mm from the ground.
Для подготовки воды и придания ей лучших (живых) свойств ее пропускают через омагничиватель, установленный на участке напорной трубы между выходом второго клапана и ее разветвлением.To prepare the water and give it the best (living) properties, it is passed through a magnetizer installed on a section of the pressure pipe between the outlet of the second valve and its branching.
Для более полного использования энергии и спектра солнца по всей площади зоны ветрозащитное ограждение выполняют прозрачным.For a more complete use of the energy and spectrum of the sun over the entire area of the zone, the windbreak is made transparent.
Для надежного удержания мельчайших частиц воды в зоне распыления, а также для защиты растений от птиц и града по верхнему краю ветрозащитного ограждения закрепляют неметаллическую сетку.For reliable retention of the smallest particles of water in the spray zone, as well as for protecting plants from birds and hail, a non-metallic mesh is fixed along the upper edge of the wind-shelter.
Для большего дробления распыляемой воды, вышедшей из форсунок, и удержания в зоне ограждения более мелкого водяного тумана используется высоковольтный источник статического электричества (не менее 10 кВ). Напряжение от высоковольтного источника той или другой полярности подводят с помощью водостойкого провода (МГТФ), заостренный конец которого, электрод, располагают в зоне распыления воды каждой форсунки. Пример такого расположения приведен в описании к А.С. №1369818 (электроороситель встречно-струйной конструкции с индуцирующим электродом). При этом частицы воды делятся, стремясь получить единичный заряд, а молекулы ее уравновешиваются и структурируются. Они притягиваются ко всем поверхностям растений, передают электрозаряд и, тем самым, активизируют клетки растений для определенной деятельности.For a greater crushing of the sprayed water emerging from the nozzles and for keeping smaller water fog in the enclosure area, a high-voltage source of static electricity (at least 10 kV) is used. The voltage from a high voltage source of one or another polarity is supplied using a waterproof wire (MGTF), the pointed end of which, the electrode, is placed in the spray zone of the water of each nozzle. An example of such an arrangement is given in the description of A.S. No. 1369818 (an anti-jet design sprinkler with an induction electrode). In this case, water particles divide, trying to get a single charge, and its molecules are balanced and structured. They are attracted to all surfaces of plants, transmit an electric charge and, thereby, activate plant cells for a certain activity.
При использовании резервного насоса, включенного параллельно основному, необходимо ввести четвертый и пятый клапаны, соответственно установленные у выхода каждого насоса.When using a backup pump connected in parallel with the main one, it is necessary to introduce the fourth and fifth valves, respectively installed at the outlet of each pump.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.The invention is illustrated by the drawings shown in figures 1-5.
На фиг.1 показана общая схема вегетационной системы.Figure 1 shows the General scheme of the vegetation system.
На фиг.2 и 3 представлены вид сверху и вид сбоку на систему.Figure 2 and 3 presents a top view and side view of the system.
На фиг.4 - сечение встречно-струйной форсунки по выходным отверстиям воды.Figure 4 is a cross section of an oncoming jet nozzle at the water outlet.
На фиг.5 - сечение секторной встречно-струйной форсунки по выходным отверстиям воды.Figure 5 is a cross section of a sector counter-jet nozzle at the water outlet.
На фиг.1-3 представлена вегетационная система с ветрозащитным барьером 1 по периметру орошаемого земельного участка 2, накопителем 3 воды с выходящей из него питающей трубой 4, снабженной первым клапаном 5, установленным перед входом в насос 6. Выход насоса соединен с напорной трубой 7, в которую последовательно врезаны гидроаккумулятор 8 (объемом 1,5÷3 м3) и проточный нагреватель 9. С выхода нагревателя напорная труба разветвляется. Одна ветвь ее соединена с верхней частью гидроаккумулятора с помощью патрубка 10, а другая, снабженная вторым клапаном 11, имеет еще одно разветвление. Причем первая ветвь соединена с направляющим аппаратом 12, а вторая ветвь, снабженная третьим клапаном 13, соединена через патрубок 14 с входом трубных консолей 15 и 16. Направляющий аппарат 12 имеет определенное положение по отношению к турбине 17 раздельного гидродинамического привода подвижной части 18 колонны. Турбина 17 размещена в неподвижной части 19 этой колонны, установленной на землю с помощью ножек 20. Выход из турбины 17 соединен со сливной трубой 21, которая соединена с питающей трубой 4.Figure 1-3 shows a vegetation system with a
Трубные консоли 15, 16 с расположенными на них по всей их длине форсунками увлажнения 22 и 23 размещены на подвижной части 18 колонны. Форсунки 22 и 23 (2 шт.) размещены соответственно на вертикальных патрубках-отстойниках 24 и 25 (2 шт.), врезанных в трубные консоли. Один из патрубков-отстойников 25 является ближайшим к центру вращения подвижной части колонны (размещен на трубной консоли 16), а другой - наиболее удаленным от центра вращения (размещен на трубной консоли 15), при этом они обеспечивают высоту форсунок не менее 1500 мм от уровня земли. Другие патрубки-отстойники 24 имеют высоту не менее 200 мм. Трубные консоли 15 и 16 размещены с диаметрально противоположных сторон подвижной части 18 колонны и закреплены на вантах 26. Ванты выполнены из тонкого стального каната d=3 мм с минимальной поверхностью металла, что значительно уменьшает площадь подвески, препятствующей распылению, и, соответственно, уменьшает количество конденсирующейся воды, а следовательно, - капели в зоне распыления, что создает одинаковые условия обводнения для всех выращиваемых культур.Pipe consoles 15, 16 with
Форсунки расположены на трубных консолях 15 и 16 так, что шаги между соответствующими по порядку форсунками выполнены с перекрытием шагов между форсунками на другой консоли, а длина соседних шагов уменьшается по мере удаления от центра вращения.The nozzles are located on the pipe consoles 15 and 16 so that the steps between the nozzles corresponding in order are made with the overlap of the steps between the nozzles on the other console, and the length of the adjacent steps decreases with distance from the center of rotation.
Форсунки 22, расположенные на патрубках 24, имеют встречно-струйную конструкцию, их выходные отверстия направлены друг на друга, как показано на фиг.4. Конструкция этих форсунок обеспечивает минимальный расход воды (6÷12 л/ч при давлении воды в трубах 1÷4 ати), т.к. встречные потоки сдерживают друг друга при небольшом зазоре ~0,5 мм между торцами 27 соосных выходных отверстий равного диаметра 0,5÷0,8 мм. При работе форсунок основная масса воды распыляется до состояния тумана, имея минимальную гравитацию, плавает у поверхности земли. Форсунки 23, расположенные на патрубках 25, имеют встречно-струйную конструкцию секторного типа, как показано на (фиг.5). У этих форсунок оси 28 выходных отверстий расположены под углом 160-179 градусов друг к другу, что позволяет направить туман на секторную площадь большего радиуса, чем с помощью форсунок, расположенных на патрубках 24.The
При использовании высоковольтного источника 29 статического электричества напряжение прикладывают в зоне земельного участка к распыляемой воде, например, как изложено в описании к А.С. №1369818 от 14.04.1986, при этом на всех патрубках-отстойниках 24 и 25 устанавливают форсунки встречно-струйной конструкции секторного типа.When using a high-voltage source of
Ограниченный земельный участок 2, круглой или квадратной формы, огражден прозрачным ветрозащитным барьером 1 (например, из полиэтиленовой пленки). Барьер препятствует сдуванию воздуха, прогретого солнцем, в этой зоне. Ветрозащитный барьер высотой 3÷3,5 м обеспечивает повышение температуры воздуха в зоне (20×20 м2) распыления воды на 3÷4°С, препятствует сдуванию плавающего водяного тумана. Он является дополнительным увлажнителем воздуха зоны распыления, т.к. наиболее удаленная от центра вращения форсунка 23 омывает барьер 1 водой, посылая облако тумана и в углы 30 квадратной зоны распыления. Расстояние (~0,2 м) от ветрозащитного барьера 1 до концов трубных консолей 15 или 16 обеспечивает их свободное перемещение (см. фиг.3).A
Для лучшего удержания мельчайших частиц в зоне распыления воды по верхнему краю прозрачного ветрозащитного барьера закреплена неметаллическая сетка 31.To better retain the smallest particles in the zone of water spraying on the upper edge of the transparent windproof barrier, a
В зоне распыления воды размещены цифровые датчики: температуры 32, влажности 33, перемещения 34, дающие сигналы контроллерам 35, входящим в АСУ 36. Использование АСУ позволяет улучшить условия для растений в открытом грунте при различных изменениях погоды весной, летом и осенью. АСУ прерывает работу системы во время дождя.Digital sensors are located in the water spray zone:
Омагничиватель 37 установлен на участке напорной трубы между выходом второго клапана и ее разветвлением.The magnetizer 37 is installed on the section of the pressure pipe between the outlet of the second valve and its branching.
Система может осуществлять повороты трубных консолей 15 и 16 с распылением воды за счет накопленного давления в гидроаккумуляторе 8 при выключенном насосе 6. Тем самым сокращается расход электроэнергии, потребляемой системой (минимальная мощность насосного электродвигателя ~1,5 кВт).The system can rotate the pipe consoles 15 and 16 with water spraying due to the accumulated pressure in the accumulator 8 with the pump 6 turned off. This reduces the energy consumption consumed by the system (minimum pump motor power ~ 1.5 kW).
При работе системы насос 6 используется кратковременно для периодической подкачки давления в гидроаккумуляторе 8. АСУ получает сигналы от датчиков влажности и температуры воздуха земельного участка 2, дает сигналы на открывание клапанов 11 и 13 для распыления воды и перемещения трубных консолей 15 и 16 от накопленного давления в гидроаккумуляторе 8. Эти включения распыления воды, на практике, будут не реже чем через 15 минут.During the operation of the system, pump 6 is used for a short period of time to periodically pump pressure in the accumulator 8. The control system receives signals from humidity and air temperature sensors of the
Наиболее сложный период жизни растений наступает при похолодании и заморозках. В этих условиях микроклимат обеспечивается вегетационной системой в режиме с интенсивным подогревом воды.The most difficult period of plant life occurs during cooling and freezing. Under these conditions, the microclimate is provided by the vegetation system in the regime with intensive heating of water.
По команде от АСУ включается насос 6 и закрывается третий клапан 13. При этом в замкнутых трубных коммуникациях 7 и 21 обеспечивается максимальный нагрев всей циркулирующей воды (до 95÷98°С). Затем от АСУ подается команда открыть третий клапан 13. Горячая вода поступает в форсунки 22 и 23. Потери тепла будут, но на небольшой длине консоли 16 (1,5 м от клапана 13 до первой форсунки). При мелком разбрызгивании до состояния плавающего тумана выделяется большое количество тепла, т.к. происходит резкий перепад давления на выходе форсунок. При этом выделяется не менее 336000 Дж тепла (минимальный расход каждой форсунки равен 6 л/ч, расход десяти форсунок составляет 60 л/ч, т.е. расход над участком, площадь которого составляет 400 м2, равен 1 л/мин, или за минуту отдается тепло от 1 литра воды).On command from the ACS, the pump 6 is turned on and the
Воздух над огражденным участком нагревается до 16-18°С. Клапан 13 для распыления горячей воды включается через каждые 5 минут на 1 минуту. За 5 часов заморозков происходит не менее 50 включений, т.е. над всем участком распылится не более 50 литров горячей воды. Половина воды испарится в воздухе, при этом условная средняя интенсивность осадков составит не более 1,25 мм/см2 в час. Таким образом, во время заморозков даже при указанном интенсивном защитном распылении воды обеспечивается аэрация почвы, и улучшаются условия для растений в открытом грунте.The air above the fenced area is heated to 16-18 ° C. The
При с/х работах в предлагаемой системе возможно снимать секции ветрозащитного барьера для применения малогабаритной техники.When agricultural work in the proposed system, it is possible to remove sections of the windproof barrier for the use of small-sized equipment.
Объединением нескольких систем можно создать комплекс, состоящий из 10-12 ячеек, разделенных ветрозащитным барьером, с различными условиями для растений. Это актуально для экспериментальных работ и переноса знаменитых опытов из фитотрона в открытый грунт.By combining several systems, it is possible to create a complex consisting of 10-12 cells separated by a wind-shelter barrier with different conditions for plants. This is relevant for experimental work and the transfer of famous experiments from the phytotron to open ground.
Используемая в системе колонна поворотная изготавливается в заводских условиях. Форсунки, электромагнитные клапаны (СВМ), гидроаккумулятор (экспанзомат фирмы «DUKLA»), фитинги, металлопластиковые трубы, омагничиватель, а также контроллеры (ПЛК 150 Российской фирмы «ОВЕН»), датчики и другое оборудование системы - покупные.The swivel column used in the system is manufactured in the factory. Nozzles, solenoid valves (CBMs), a hydraulic accumulator (expansion unit of the DUKLA company), fittings, plastic pipes, a magnetizer, as well as controllers (PLC 150 of the Russian company OVEN), sensors and other system equipment are purchased.
По сравнению с тепличным комплексом система обходится гораздо дешевле за счет:Compared with the greenhouse complex, the system is much cheaper due to:
- сокращения сроков монтажа (первый монтаж системы проводят два человека за 4÷6 дней);- reduction of installation time (the first installation of the system is carried out by two people in 4 ÷ 6 days);
- отсутствия расходов на применение дорогостоящей техники при монтаже (не применяются краны и т.д.);- lack of costs for the use of expensive equipment during installation (cranes, etc. are not used);
- отсутствия затрат на оборудование для теплиц (стекло, приводы для открывания фрамуг, закрывания жалюзей притенения и т.д.);- lack of costs for equipment for greenhouses (glass, drives for opening transoms, closing shading shutters, etc.);
- экономии на опрыскивателях и прочих реактивах;- savings on sprayers and other reagents;
- отсутствия необходимости механизированной планировки участка (колонна с консолями может поворачиваться и на участках с большими уклонами и неровностями поверхности земли).- the absence of the need for mechanized planning of the site (the column with consoles can be rotated in areas with large slopes and uneven ground surfaces).
Уменьшается потребность в:The need for:
- металлоконструкциях в 6-9 раз;- metal structures 6-9 times;
- трубах в 3÷6 раз;- pipes 3 ÷ 6 times;
- форсунках в 10÷15 раз;- nozzles 10 ÷ 15 times;
- клапанах в 10÷15 раз.- valves 10 ÷ 15 times.
Поэтому общая стоимость строительства сокращается более чем в 25÷30 раз.Therefore, the total cost of construction is reduced by more than 25 ÷ 30 times.
Технический результат достигается за счет использования замкнутого, циркулирующего потока воды для поворота колонны с консолями, распыляющими туман. Система позволяет:The technical result is achieved through the use of a closed, circulating stream of water to rotate the columns with consoles spraying fog. The system allows you to:
1. Нагревать всю воду до требуемой температуры (95÷98°).1. Heat all water to the required temperature (95 ÷ 98 °).
2. Обеспечивать распыление горячей воды по всей площади земельного участка при незначительных потерях тепла.2. To ensure the spraying of hot water over the entire area of the land plot with insignificant heat losses.
3. Рационально использовать теплотворные свойства, сократив расход потребляемой воды более чем в десять раз.3. Rationally use the calorific value, reducing the consumption of water consumed by more than ten times.
4. Обеспечивать реальные возможности направленно стимулировать развитие растений с помощью незначительных, плавающих осадков.4. Provide real opportunities to directionally stimulate plant development with the help of minor floating sediments.
В предлагаемой вегетационной системе вода используется одновременно для улучшения условий жизни растений и для привода перемещения форсунок, распыляющих воду по круговым секторам. Другие приводы рационально не решат поставленные задачи, т.к. будет сложно и дорого подвести необходимое тепло в зону распыления воды.In the proposed vegetation system, water is used simultaneously to improve the living conditions of plants and to drive the movement of nozzles spraying water in circular sectors. Other drives will not rationally solve the tasks, because it will be difficult and expensive to bring the necessary heat into the spray zone.
Главное отличие предлагаемой системы от любых других оросительных, обводнительных или вегетационных систем в том, что она может работать в открытом грунте над растениями круглосуточно с весны до осени.The main difference between the proposed system and any other irrigation, watering or vegetation systems is that it can work in open ground on plants around the clock from spring to autumn.
При эксплуатации системы в жаркие часы 80% распыленной воды потребляется на увлажнение и охлаждение приземного воздуха, при этом ~10% ее обволакивает поверхность растений и ложится на поверхность почвы. Таким образом, не потребляется излишнее количество воды, необходимость в ней сокращается в 15-20 раз. Обеспечивается аэрация почвы, а главное - обеспечивается полное использование энергии и спектра лучей солнца, в жаркие часы, что определяет ускоренную, здоровую вегетацию и необыкновенно высокие урожаи.When the system is operated in hot hours, 80% of the sprayed water is consumed for humidification and cooling of the surface air, while ~ 10% envelops the surface of plants and lies on the surface of the soil. Thus, an excessive amount of water is not consumed, the need for it is reduced by 15-20 times. The aeration of the soil is ensured, and most importantly, the full use of the energy and spectrum of the sun's rays is ensured during hot hours, which determines accelerated, healthy vegetation and unusually high yields.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108420/12A RU2338368C1 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Vegetation system for microclimate generation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108420/12A RU2338368C1 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Vegetation system for microclimate generation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2338368C1 true RU2338368C1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108420/12A RU2338368C1 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Vegetation system for microclimate generation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338368C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104429817A (en) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 安徽艾瑞德农业装备发展有限公司 | Cantilever type electric sprinkler |
| RU2567521C1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") | Irrigation network for adjustment of field phytoclimate |
| RU2703908C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-22 | Автономная некоммерческая организация "Институт социально-экономических стратегий и технологий развития" | Method for disinfection of closed agrobiotechnological systems |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3563461A (en) * | 1968-07-25 | 1971-02-16 | Howard W Cole Jr | Agricultural system for irrigating and protecting crops |
| SU923449A1 (en) * | 1978-01-02 | 1982-04-30 | Всесоюзный Государственный Проектный И Научно-Исследовательский Институт По Проектированию Научно-Исследовательских Институтов Ан Ссср (Гипронии Ан Ссср) | Method of obtaining microclimate in greenhouses for growing plants in artificial conditions and apparatus for performing same |
| US6312191B1 (en) * | 1997-06-05 | 2001-11-06 | Bernardo Raul Rosenfeld | Self-contained ecological watering system |
-
2007
- 2007-03-07 RU RU2007108420/12A patent/RU2338368C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3563461A (en) * | 1968-07-25 | 1971-02-16 | Howard W Cole Jr | Agricultural system for irrigating and protecting crops |
| SU923449A1 (en) * | 1978-01-02 | 1982-04-30 | Всесоюзный Государственный Проектный И Научно-Исследовательский Институт По Проектированию Научно-Исследовательских Институтов Ан Ссср (Гипронии Ан Ссср) | Method of obtaining microclimate in greenhouses for growing plants in artificial conditions and apparatus for performing same |
| US6312191B1 (en) * | 1997-06-05 | 2001-11-06 | Bernardo Raul Rosenfeld | Self-contained ecological watering system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| www.fito-agro.ru/siod.htm, 1991. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567521C1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") | Irrigation network for adjustment of field phytoclimate |
| CN104429817A (en) * | 2014-11-26 | 2015-03-25 | 安徽艾瑞德农业装备发展有限公司 | Cantilever type electric sprinkler |
| RU2703908C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-22 | Автономная некоммерческая организация "Институт социально-экономических стратегий и технологий развития" | Method for disinfection of closed agrobiotechnological systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101172269B1 (en) | The water curtain cultivation device and method to prevent degradation of light transmittance of films in vinyl house system | |
| CN209449221U (en) | An integrated automatic irrigation system of water and fertilizer based on the Internet of Things | |
| TW200526113A (en) | Agricultural module and system | |
| KR102012598B1 (en) | Farming solar power generation system using rainwater | |
| CN201518628U (en) | Comprehensive high-efficiency cultivation greenhouse with large temperature control surface and large lighting width | |
| CN106258837A (en) | A kind of automatic watering function system | |
| CN119073146A (en) | Artificial rainfall irrigation power generation system | |
| RU2338368C1 (en) | Vegetation system for microclimate generation | |
| CN103858711B (en) | A kind of multifunctional flower nursery stock growing nursery and culture artificial environment facility | |
| CN203537994U (en) | Greenhouse for improving crop yield through biogas | |
| CN104756956B (en) | Plant modification Agasicles hygrophila facility is built | |
| CN209201664U (en) | Vegetables greenhouse cultivation system in a kind of water of green ecological | |
| CN208490518U (en) | Compound facility | |
| CN105028292B (en) | A kind of suitable the coastal south industrial fish farming greenhouse | |
| CN110734143A (en) | Pond ecological water treatment system | |
| CN203340703U (en) | Time-controlled adjustable type automatic sprinkling irrigation system special for solar greenhouse | |
| CN206078379U (en) | Water installation is protected in sprinkling irrigation of cascaded gardens | |
| RU2621079C2 (en) | Integrated method to create microclimate for growing and protecting vineyards, and stationary technological system of transporting air pipelines to create microclimate in vineyards | |
| RU2529725C1 (en) | System of field microclimate control | |
| JP2015223177A (en) | Water-retaining planter | |
| Evans | Frost protection in orchards and vineyards | |
| CN202435898U (en) | Greenhouse gravity underground drip irrigation heating and micro-nano air irrigation system | |
| CN113982201A (en) | A habitat green roof design system based on rainwater purification and utilization | |
| CN114521417A (en) | Three-dimensional greening system | |
| CN107724739A (en) | A kind of ecological parking lot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180308 |