[go: up one dir, main page]

RU2850069C1 - Device for illuminating plants in protected ground conditions - Google Patents

Device for illuminating plants in protected ground conditions

Info

Publication number
RU2850069C1
RU2850069C1 RU2025107701A RU2025107701A RU2850069C1 RU 2850069 C1 RU2850069 C1 RU 2850069C1 RU 2025107701 A RU2025107701 A RU 2025107701A RU 2025107701 A RU2025107701 A RU 2025107701A RU 2850069 C1 RU2850069 C1 RU 2850069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plants
light sources
drum
lamps
light
Prior art date
Application number
RU2025107701A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Викторович Курочкин
Original Assignee
Геннадий Викторович Курочкин
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Викторович Курочкин filed Critical Геннадий Викторович Курочкин
Application granted granted Critical
Publication of RU2850069C1 publication Critical patent/RU2850069C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: device for illuminating plants in protected ground conditions includes light sources installed above the technological passages between rows of plants and means for ensuring the reversible movement of the light sources up and down in the technological passages. The light sources contain two LED lamps, located opposite each other relative to the vertical axis, connected to each other by two cross-shaped slats connected at the intersection by a hinge joint with stoppers-fasteners at the ends, designed to be placed and moved in slit-shaped slots located on the upper surface of the body of each luminaire, and to adjust the distance between the oppositely located luminaires. The light flows of the luminaires are directed perpendicular to the leaf surface of the plants in the nearby row.
EFFECT: reduction of energy consumption and optimisation of the lighting regime, ensuring increased plant yield.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится сельскому хозяйству и может быть использовано в области растениеводства в сооружениях защищенного грунта.The invention relates to agriculture and can be used in the field of plant growing in protected ground structures.

Известно устройство, содержащее лотки для растений и источники искусственного освещения, в качестве которых использованы лампы с водяным охлаждением (патент РФ № 2101930 на изобретение «Устройство для выращивания растений в подвальном или подсобном помещении жилого или производственного здания, способ эксплуатации устройства для выращивания растений в подвальном или подсобном помещении жилого или производственного здания, емкость для выращивания растений», МПК А01G 31/04, опубл. 20.01.1998). Недостатком известного устройства является несоответствие спектра излучения ламп потребностям растений и невозможность обеспечения оптимального фотосинтетического процесса в растениях.A device is known comprising plant trays and artificial lighting sources using water-cooled lamps (RU Patent No. 2101930 for the invention "Device for Growing Plants in a Basement or Utility Room of a Residential or Industrial Building, a Method of Operating the Device for Growing Plants in a Basement or Utility Room of a Residential or Industrial Building, and a Container for Growing Plants", IPC A01G 31/04, published 20.01.1998). A disadvantage of the known device is the mismatch of the lamps' emission spectrum with the needs of plants and the impossibility of ensuring optimal photosynthetic processes in plants.

Известен способ выращивания растений в теплице, включающий высадку рассады растений рядами в вегетационные сосуды, подвязку их к шпалерам, культивацию растений и создание в теплице требуемых климатического и светового режимов. Требуемый световой режим создают с помощью источников оптического излучения, которые размещают на уровне средней части растений в промежутках между соседними рядами растений в каждом вегетационном сосуде. Нижние концы всех шпалер соединяют шарнирно относительно соответствующих вегетационных сосудов, а верхние концы шпалер растений четных и нечетных рядов всех вегетационных сосудов соединяют жестко соответственно с четной и нечетной групповыми тягами и перемещают последние в противофазе между собой в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости установки источников оптического излучения (патент № 2062023 на изобретение «Способ выращивания растений в теплице и устройство для его осуществления», МПК A01G9/26, A01G9/14, опубл. 20. 06.1996). Недостатком известного способа является низкая производительность, ограниченная площадью поверхности тепличного комплекса, затенение растений при количестве ярусов более 2-х, большие энергетические и капитальные затраты.A well-known method of growing plants in a greenhouse involves planting seedlings in rows in pots, tying them to trellises, cultivating the plants, and creating the desired climate and light conditions in the greenhouse. The desired light conditions are achieved using optical light sources placed at mid-plant height in the spaces between adjacent rows of plants in each pot. The lower ends of all the trellises are connected by hinges relative to the corresponding vegetation vessels, and the upper ends of the trellises of plants of even and odd rows of all vegetation vessels are rigidly connected, respectively, to the even and odd group rods and the latter are moved in antiphase with each other in a vertical plane perpendicular to the plane of installation of the optical radiation sources (patent No. 2062023 for the invention "Method for growing plants in a greenhouse and device for implementing it", IPC A01G9 / 26, A01G9 / 14, published 20. 06. 1996). The disadvantage of the known method is low productivity, limited by the surface area of the greenhouse complex, shading of plants when the number of tiers is more than 2, high energy and capital costs.

Известно устройство для облучения растений в теплице, содержащее источники облучения, в качестве которых используют люминесцентные лампы, и реверсивный привод их перемещения вокруг растений (патент РФ №2015663, МПК6 А01G 31/06 «Устройство для облучения растений в теплице с многоярусной гидропонной установкой», опубл. 15.07.1994, БИ №13). Недостаток известного технического решения заключается в том, что люминесцентные лампы имеют низкую механическую прочность, излучают световой поток, спектральный состав которого не соответствует оптимальному, при котором процесс фотосинтеза в растениях происходит наиболее интенсивно.A device for irradiating plants in a greenhouse is known. It contains fluorescent lamps as radiation sources and a reversible drive for moving them around the plants (RU Patent No. 2015663, IPC 6 A01G 31/06, "Device for Irradiating Plants in a Greenhouse with a Multi-Tier Hydroponic System," published July 15, 1994, BI No. 13). A disadvantage of this known technical solution is that the fluorescent lamps have low mechanical strength and emit a luminous flux whose spectral composition does not correspond to the optimal one, at which the process of photosynthesis in plants occurs most intensively.

Известно устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта, включающее стеллажные лотки с растениями, источники освещения с потоком оптического излучения в видимом диапазоне спектра, и источники лазерного излучения с длиной волны в спектральном диапазоне 380 - 710 нм и/или диапазоне 230 - 380 нм (патент № 2028760 на изобретение «Способ выращивания растений в теплице на стеллажах гидропонных установок», МПК A01G9/24, A01G9/22, A01G9/14, A01G31/02, опубл. 20.02.1995). Недостатком известного способа является высокие энергетические и капитальные затраты.A device for growing plants in protected soil conditions is known, including rack trays with plants, light sources with a flux of optical radiation in the visible range of the spectrum, and laser radiation sources with a wavelength in the spectral range of 380 - 710 nm and / or the range of 230 - 380 nm (patent No. 2028760 for the invention "Method for growing plants in a greenhouse on racks of hydroponic installations", IPC A01G9 / 24, A01G9 / 22, A01G9 / 14, A01G31 / 02, published 20.02. 1995). A disadvantage of the known method is high energy and capital costs.

Известно устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта, включающее: вегетационные лотки, расположенные с образованием вертикальных ярусов, источники освещения, закрепленные гирляндами и включаемые на определенную продолжительность облучения - фотопериод («день»), по окончании которого перемещают вверх или вниз между ярусами вегетационных лотков (патент № 2084123 на изобретение «Теплица», МПК А 01G 9/14, опубл. 20.07.1997 г). Недостатками указанного способа являются неравномерность освещения растений и нерациональное использование света. Различная удаленность отдельных растений от источников света в период облучения (фотопериода «день»), обуславливает различную интенсивность освещения, величина которой, как известно, обратно пропорциональна квадрату расстояния. Статичное положение источника освещения в период облучения (фотопериода «день») приводит к перегреву и повреждению отдельных участков листового покрова растений вследствие тепловых ожогов. Все это снижает урожайность. Использование «гирлянд» источников освещения не обеспечивает равномерности освещения всех растений, однако существенно повышает энерго- и капитальные затраты. Невысокой является и эффективность использования электроэнергии из-за большого расстояния между источником освещения и растениями. Уменьшение этого расстояния также приводит к тепловым ожогам растений.A device for illuminating plants in protected soil conditions is known, comprising: vegetation trays arranged to form vertical tiers, light sources secured with garlands and switched on for a specific duration of irradiation - a photoperiod ("day"), after which they are moved up or down between the tiers of the vegetation trays (patent No. 2084123 for the invention "Greenhouse", IPC A 01G 9/14, published on July 20, 1997). The disadvantages of this method are uneven illumination of plants and irrational use of light. Different distances of individual plants from the light sources during the irradiation period (photoperiod "day") cause different illumination intensities, the value of which, as is known, is inversely proportional to the square of the distance. A static light source during the irradiation period (the "day" photoperiod) leads to overheating and damage to individual sections of plant foliage due to heat burn. This reduces yield. Using "strings" of light sources does not ensure uniform illumination of all plants and significantly increases energy and capital costs. Energy efficiency is also low due to the large distance between the light source and the plants. Reducing this distance also leads to heat burn.

Известно наиболее близкое к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта, включающее источники освещения, установленные над технологическими проходами между рядами растений, и средства, обеспечивающие реверсивное движение источников освещения вверх вниз в технологических проходах. Ряды растений включают вертикальные стеллажи. В качестве источников освещения используют лампы облучения растений (патент РФ № 2391812 на изобретение «СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА И СБОРНО-РАЗБОРНЫЙ МНОГОЯРУСНЫЙ СТЕЛЛАЖ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА», опубл. 20.06.2010, МПК A01G 9/00, A01G 9/24). Недостатком известного устройства является использование в качестве источника освещения ламп облучения растений, к которым относятся, в том числе, ртутные, натриевые, люминисцентные лампы, что приводит к высокими энергозатратам, необходимым для достижения оптимального уровня освещенности. Кроме того, отсутствует возможность изменения расстояния между источником освещения и освещаемой листовой поверхностью растений в процессе выращивания. В ходе роста происходит изменение объема зеленой массы растений и их размеров, в результате чего уменьшается расстояние между листовой поверхностью растений и источником освещения. Это может привести к перегреву и повреждению отдельных участков листового покрова растений вследствие тепловых ожогов, в результате снижается урожайность. В известном устройстве отсутствует возможность направления светового потока перпендикулярно листовой поверхности, обеспечивающего наибольшую продуктивность фотосинтеза. Значительная часть светового потока не попадает на листовую поверхность растений или "скользит" по ней и не усваивается растениями, освещая технологические коридоры и конструкции. При размещении в середине технологического прохода эффективность освещения снижена из-за большого расстояния источников освещения до облучаемых растений, а при размещении непосредственно в фитоценозе - из-за перекрытия потока фотонов к основной части листового аппарата листьями, находящимися в непосредственной близости от облучателей. Значительная часть светового потока скользит по поверхности листьев, так как лишь малая его часть падает перпендикулярно листовой поверхности. Направление светового потока и расстояние между источниками освещения и растениями не регулируются.The closest known technical solution to the claimed solution in terms of its essential features and selected as a prototype is a device for lighting plants in protected soil conditions. This device includes light sources installed above the aisles between plant rows and means for reversible up-and-down movement of the light sources within the aisles. The plant rows include vertical racks. Plant irradiation lamps are used as light sources (RU Patent No. 2391812 for the invention "METHOD FOR GROWING PLANTS IN PROTECTED GROUND CONDITIONS, A DEVICE FOR GROWING PLANTS IN PROTECTED GROUND CONDITIONS AND A PREFABRICATED AND DISASSEMBLE MULTI-TIER RACK FOR GROWING PLANTS IN PROTECTED GROUND CONDITIONS", published on 20.06.2010, IPC A01G 9/00, A01G 9/24). A disadvantage of the known device is the use of plant irradiation lamps, which include, among other things, mercury, sodium, and fluorescent lamps, as a light source, which leads to high energy costs required to achieve the optimal illumination level. Furthermore, it is impossible to change the distance between the light source and the illuminated plant foliage during cultivation. As growth progresses, the volume and size of the plants change, reducing the distance between the foliage and the light source. This can lead to overheating and damage to individual sections of the plant foliage due to heat burns, resulting in reduced yields. The existing device lacks the ability to direct the light flux perpendicular to the leaf surface, which ensures maximum photosynthetic productivity. A significant portion of the light flux misses the plant foliage or "glides" across it and is not absorbed by the plants, illuminating process corridors and structures. When placed in the middle of a process corridor, the lighting efficiency is reduced due to the large distance between the light sources and the irradiated plants, and when placed directly within the phytocenosis, the photon flow to the main part of the foliage is blocked by leaves located in close proximity to the irradiators. A significant portion of the light flux glides across the leaf surface, as only a small portion falls perpendicular to the leaf surface. The direction of the light flux and the distance between the light sources and the plants are not adjustable.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка высокоэффективного устройства для освещения растений в условиях защищенного грунта.The problem addressed by the claimed invention is the development of a highly efficient device for illuminating plants in protected soil conditions.

Технический результат, достигаемый в результате использования заявляемого изобретения, заключается в снижении энергозатрат и оптимизации режима освещения, обеспечивающего повышении урожайности растений.The technical result achieved through the use of the claimed invention consists in reducing energy costs and optimizing the lighting regime, ensuring an increase in plant productivity.

Указанные технические результаты достигаются тем, что устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта включает источники освещения, установленные над технологическими проходами между рядами растений, и средства, обеспечивающие реверсивное движение источников освещения вверх вниз в технологических проходах. Источники освещения содержат по два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси светодиодных светильника, соединенных между собой жесткой связью, при этом световые потоки светильников направлены на листовую поверхность растений близ расположенного ряда, а жесткая связь, соединяющая светодиодные светильники, выполнена с возможностью регулирования расстояния между оппозитно расположенными светильниками.The stated technical results are achieved by a device for illuminating plants in protected soil conditions, including light sources installed above the passageways between plant rows and means for reversing the upward and downward movement of the light sources within the passageways. The light sources comprise two LED luminaires, each positioned opposite to the vertical axis and connected by a rigid link. The luminous fluxes from the luminaires are directed toward the leaf surface of plants in the adjacent row, and the rigid link connecting the LED luminaires allows for the adjustment of the distance between the oppositely positioned luminaires.

Предпочтительно, чтобы каждый из светодиодных светильников включал продольно ориентированный корпус, имеющий в сечении профиль прямоугольного треугольника, на наклонной поверхности которого размещена цепочка светоизлучающих диодов, а на верхней поверхности которого содержится приспособление для крепления жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники, в качестве которого использована щелеобразная фигурная прорезь, при этом в качестве жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники, использованы две крестообразно размещенные и соединённые в месте пересечения шарнирным соединением планки со стопорами-фиксаторами на концах, выполненные с возможностью размещения и перемещения в щелеобразных прорезях.It is preferable that each of the LED lamps includes a longitudinally oriented housing, having a cross-sectional profile of a right-angled triangle, on the inclined surface of which a chain of light-emitting diodes is placed, and on the upper surface of which there is a device for fastening a rigid connection connecting the opposite lamps, which is used as a slit-shaped figured slot, wherein as a rigid connection connecting the opposite lamps, two cross-shaped strips with stoppers-locks at the ends, made with the possibility of placement and movement in the slit-shaped slots, are used.

Предпочтительно также, чтобы средство, обеспечивающее реверсивное движение источников освещения вверх вниз, включало приводимый в действие реверсивным двигателем и соответствующей трансмиссией барабан с прикрепленным к нему тросом, который намотан на барабан, и к свободному концу которого подвешен источник освещения.It is also preferable that the means for providing the reversible movement of the lighting sources up and down include a drum driven by a reversible motor and a corresponding transmission with a cable attached to it, which is wound on the drum, and to the free end of which the lighting source is suspended.

В отдельных случаях исполнения барабан может содержать кольцевую перегородку и два прикрепленных к барабану с разных сторон от перегородки троса, один из которых намотан на барабан по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки, и к свободным концам которых подвешены источники освещения, осуществляющие реверсивное движение в смежных технологических проходах.In certain cases of execution, the drum may contain an annular partition and two cables attached to the drum on different sides of the partition, one of which is wound on the drum clockwise, and the other counterclockwise, and to the free ends of which light sources are suspended, which carry out reverse movement in adjacent process passages.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:A comparative analysis of the claimed invention with the prototype showed that in all cases of implementation it differs from the known, closest technical solution:

- наличием источников освещения, установленных над рядами растений;- the presence of light sources installed above the rows of plants;

- выполнением источников освещения, содержащими по два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси светодиодных светильника;- the implementation of light sources containing two LED lamps located opposite to the vertical axis;

- выполнением, оппозитно расположенных светодиодных светильников, соединенными между собой жесткой связью;- the implementation of oppositely located LED lamps, connected to each other by a rigid connection;

- направлением световых потоков светильников на листовую поверхность растений;- direction of light beams from lamps onto the leaf surface of plants;

- выполнением светодиодных светильников источников освещения, соединенными между собой жесткой связью, выполненной с возможностью регулирования расстояния между оппозитно расположенными светильниками.- the implementation of LED lighting sources connected to each other by a rigid connection, designed with the ability to adjust the distance between oppositely located lighting sources.

В предпочтительных случаях выполнения, заявляемое изобретение отличается от известного указанного выше, наиболее близкого к нему:In preferred embodiments, the claimed invention differs from the known invention indicated above, which is closest to it:

- выполнением светодиодных светильников, включающими продольно ориентированный корпус, имеющий в сечении профиль прямоугольного треугольника, на наклонной поверхности которого размещена цепочка светоизлучающих диодов, а на верхней поверхности которого содержится приспособление для крепления жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники;- the production of LED luminaires, including a longitudinally oriented housing, having a cross-sectional profile of a right-angled triangle, on the inclined surface of which a chain of light-emitting diodes is placed, and on the upper surface of which there is a device for fastening a rigid connection connecting opposite luminaires;

- использованием в качестве приспособления для крепления жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники, щелеобразной фигурной прорези на верхней поверхности корпуса;- using a slit-shaped, figured cut on the upper surface of the housing as a device for fastening a rigid connection connecting opposite lamps;

- использованием в качестве жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники, двух крестообразно размещенных и соединённых в месте пересечения шарнирным соединением планок со стопорами- фиксаторами на концах, выполненных с возможностью размещения и перемещения в щелеобразных прорезях на верхней поверхности корпуса светодиодного светильника;- using, as a rigid connection connecting opposite lamps, two crosswise placed and connected at the intersection by a hinged connection strips with stoppers-locks at the ends, designed with the possibility of placement and movement in slit-like openings on the upper surface of the LED lamp housing;

- выполнением барабана, содержащим кольцевую перегородку;- by making a drum containing an annular partition;

- наличием двух тросов, прикрепленных к барабану с разных сторон от перегородки- the presence of two cables attached to the drum on different sides of the partition

- выполнением одного троса, намотанным на барабан по часовой стрелке;- by performing one cable wound on a drum clockwise;

- выполнением другого троса, намотанным на барабан против часовой стрелки;- by making another cable, wound on a drum counterclockwise;

- выполнением источников освещения, осуществляющих реверсивное движение в смежных технологических проходах, подвешенными к свободным концам тросов.- by implementing lighting sources that perform reverse movement in adjacent technological passages, suspended from the free ends of cables.

Использование светодиодных светильников снижает энергозатраты, обеспечивает нужный диапазон светового излучения и снижает риск перегрева и теплового ожога растений.Using LED lights reduces energy costs, provides the required range of light emission, and reduces the risk of overheating and heat burn of plants.

Выполнение источника освещения, содержащим два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси светодиодных светильника, световые потоки которых направлены на листовую поверхность растений, обеспечивает оптимальный режим освещения растений.The implementation of a light source containing two LED lamps located opposite to the vertical axis, the light fluxes of which are directed at the leaf surface of plants, ensures an optimal lighting regime for plants.

Наличие в источниках освещения, расположенных над технологическим проходами и выполненных с возможностью реверсивного движения, двух светодиодных светильников, соединенных между собой жесткой связью с возможностью регулирования ее длины, позволяет изменять положение светильников относительно листовой поверхности, уменьшая или увеличивая расстояние между светильником и листовой поверхностью в процессе роста растений, обеспечивая требуемую интенсивность светового потока и не допуская перегрева и ожогов растений, повышая плотность потока фотонов за счет уменьшения расстояния от источника облучения до освещаемой листовой поверхности,The presence of two LED lamps in the lighting sources located above the technological passages and designed with the possibility of reversible movement, connected to each other by a rigid connection with the possibility of adjusting its length, makes it possible to change the position of the lamps relative to the leaf surface, decreasing or increasing the distance between the lamp and the leaf surface during the growth of plants, ensuring the required intensity of the luminous flux and preventing overheating and burns of plants, increasing the density of the photon flux by reducing the distance from the radiation source to the illuminated leaf surface,

Использование реверсивного двигателя с соответствующей трансмиссией, барабана с прикрепленным к нему тросом, который намотан на барабан, и к свободному концу которого подвешен источник освещения, обеспечивает реверсивное движение источников освещения вверх вниз в технологическом проходе между рядами растений и создает наилучшие условия освещенности растений по всей глубине и с обеих сторон листовой поверхности.The use of a reversible motor with an appropriate transmission, a drum with a cable attached to it, which is wound onto the drum, and to the free end of which a light source is suspended, ensures the reversible movement of light sources up and down in the technological passage between rows of plants and creates the best conditions for plant illumination throughout the entire depth and on both sides of the leaf surface.

Скорость перемещения источника освещения и мощности источника освещения может регулироваться в зависимости от степени естественной освещенности и/или температуры воздуха, что позволяет создать оптимальную интенсивность облучения и усиливает указанный технический результат. Все это повышает урожайность выращивания растений.The speed and power of the light source can be adjusted depending on natural light levels and/or air temperature, allowing for optimal illumination intensity and enhancing the specified technical result. All of this increases crop yields.

Выполнение светодиодного светильника, включающим продольно ориентированный корпус, имеющий в сечении профиль прямоугольного треугольника, на наклонной поверхности которого размещена цепочка светоизлучающих диодов, позволяет сформировать световой поток и направить его перпендикулярно листовой поверхности растений.The design of an LED luminaire, including a longitudinally oriented housing with a cross-sectional profile of a right-angled triangle, on the inclined surface of which a chain of light-emitting diodes is placed, allows for the formation of a luminous flux and its direction perpendicular to the leaf surface of plants.

Наличие на верхней поверхности корпуса приспособления для крепления жесткой связи, например, в виде щелеобразной фигурной прорези, и выполнение жесткой связи, соединяющей оппозитные светильники в виде двух крестообразно размещенных и соединённых в месте пересечения шарнирным соединением планок со стопорами- фиксаторами на концах, выполненных с возможностью размещения и перемещения в щелеобразных прорезях оппозитных светодиодных светильников, позволяет регулировать расстояние между последними, обеспечивая необходимую дистанцию между листовой поверхностью растений и источником освещения, перемещаемым вверх-вниз в технологическом проходе, предотвращая таким образом ожоги и обеспечивая оптимальный световой режим.The presence on the upper surface of the housing of a device for fastening a rigid connection, for example, in the form of a slit-shaped figured slot, and the implementation of a rigid connection connecting the opposite lamps in the form of two crosswise placed and connected at the intersection by a hinged connection of strips with stoppers-locks at the ends, made with the possibility of placing and moving opposite LED lamps in the slit-shaped slots, makes it possible to adjust the distance between the latter, ensuring the necessary distance between the leaf surface of the plants and the light source, moving up and down in the process passage, thus preventing burns and ensuring an optimal light regime.

Наличие на барабане кольцевой перегородки; двух тросов, прикрепленных к барабану с разных сторон от перегородки; выполнение источников освещения, свободными концами подвешенными к разным тросам на барабане, выполнение одного из тросов, намотанным на барабан по часовой стрелке, а другого - против часовой стрелки, позволяет осуществить в соседних проходах реверсивное движение в противоположных направлениях источников освещение вверх вниз, создавая освещение растений с обеих сторон.The presence of a circular partition on the drum; two cables attached to the drum on opposite sides of the partition; the installation of light sources with their free ends suspended from different cables on the drum; the installation of one of the cables wound on the drum clockwise, and the other counterclockwise, allows for the reversible movement of the light sources in opposite directions in adjacent aisles, up and down, providing illumination for plants on both sides.

Все это создает наиболее благоприятные световые условия приводит к ускорению развития растений и повышению урожайности.All this creates the most favorable light conditions, leading to accelerated plant development and increased yields.

Предлагаемое устройство для выращивания растений в условиях защищенного грунта иллюстрируется схемными чертежами.The proposed device for growing plants in protected soil conditions is illustrated with schematic drawings.

На фиг. 1 изображен схемный чертеж устройства для освещения растений в условиях защищенного грунта, вид спереди.Fig. 1 shows a schematic drawing of a device for lighting plants in protected ground conditions, front view.

На фиг. 2 изображен схемный чертеж устройства для освещения растений в условиях защищенного грунта, узел А на фиг. 1.Fig. 2 shows a schematic drawing of a device for illuminating plants in protected soil conditions, unit A in Fig. 1.

На фиг. 3 изображен схемный чертеж устройства для освещения растений в условиях защищенного грунта, вид Б на фиг. 2.Fig. 3 shows a schematic drawing of a device for illuminating plants in protected soil conditions, view B in Fig. 2.

На фиг. 4 изображен схемный чертеж устройства для освещения растений в условиях защищенного грунта, вид В на фиг. 3.Fig. 4 shows a schematic drawing of a device for illuminating plants in protected soil conditions, view B in Fig. 3.

На фиг. 5. изображен схемный чертеж барабана для намотки троса, вид сверху.Fig. 5 shows a schematic drawing of a drum for winding a cable, top view.

Устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта включает источники освещения 1i, где i - количество источников освещения, i =1… n, установлены над технологическими проходами 2j, где j - количество технологических проходов j =1….m, между рядами 3k, где k количество рядов растений k = 1…p. Реверсивное движение источников освещения 1i, вверх -вниз в технологических проходах 2j обеспечивает двигатель 4, приводящий в действие через соответствующую трансмиссию 5 барабан 6 с прикрепленным к нему тросом 7, который наматывается на барабан 6. К свободному концу троса 7 подвешен источник освещения 1. Каждый источник освещения 1 содержит по два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси светодиодных светильника 8, 9, соединенных между собой жесткой связью 10, при этом световые потоки светильников 8, 9 направлены на листовую поверхность растений близ расположенного ряда растений. Каждый из светодиодных светильников 8, 9 включает продольно ориентированный корпус 11, имеющий в сечении профиль прямоугольного треугольника, на наклонной поверхности 12 которого размещена цепочка светоизлучающих диодов 13. На верхней поверхности 14 корпуса 11 выполнена щелеобразная фигурная прорезь 15, служащая приспособлением для крепления жесткой связи 10 к корпусу 11. Жесткая связь 10 выполнена с возможностью регулирования расстояния s между светильниками 8, 9 и включает две крестообразно размещенные планки 16, 17, соединённые в месте пересечения шарнирным соединением 18 (например, болтовым соединением). На концах планок 15, 16 содержатся стопоры-фиксаторы 19, выполненные с возможностью размещения в щелеобразных прорезях 15. Барабан 6 может содержать кольцевую перегородку 20, по разные стороны от которой прикреплены концы тросов 7-1, 7-2, при этом один трос (7-1) наматывается на барабан 6 по часовой стрелке, а другой (7-2) наматывается на барабан 6 против часовой стрелки. К свободным концам тросов 7-1, 7-2 подвешены источники освещения 1i, 1i+1, осуществляющие реверсивное движение в смежных технологических проходах 2j, 2 j+1. Устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта работает следующим образом.A device for illuminating plants in protected soil conditions includes light sources 1 i , where i is the number of light sources, i = 1… n, installed above technological passages 2j, where j is the number of technological passages j = 1….m, between rows 3 k , where k is the number of rows of plants k = 1…p. Reversible movement of the light sources 1i, up and down in the technological passages 2j is provided by a motor 4, which drives a drum 6 through a corresponding transmission 5 with a cable 7 attached to it, which is wound onto the drum 6. A light source 1 is suspended from the free end of the cable 7. Each light source 1 contains two LED lamps 8, 9 located oppositely relative to the vertical axis, connected to each other by a rigid connection 10, wherein the luminous fluxes of the lamps 8, 9 are directed to the leaf surface of plants located near the row of plants. Each of the LED lamps 8, 9 includes a longitudinally oriented housing 11, having a cross-sectional profile of a right-angled triangle, on the inclined surface 12 of which a chain of light-emitting diodes 13 is placed. On the upper surface 14 of the housing 11, a slit-shaped figured cut 15 is made, which serves as a device for fastening a rigid connection 10 to the housing 11. The rigid connection 10 is designed with the possibility of adjusting the distance s between the lamps 8, 9 and includes two crosswise arranged strips 16, 17, connected at the intersection by a hinged connection 18 (for example, a bolted connection). At the ends of the bars 15, 16 there are stoppers-locks 19, made with the possibility of placement in slit-like openings 15. The drum 6 can contain an annular partition 20, on different sides of which the ends of the cables 7-1, 7-2 are attached, wherein one cable (7-1) is wound on the drum 6 clockwise, and the other (7-2) is wound on the drum 6 counterclockwise. To the free ends of the cables 7-1, 7-2 there are suspended light sources 1 i , 1 i+1 , which perform a reverse movement in adjacent technological passages 2 j , 2 j+1 . The device for illuminating plants in protected soil conditions operates as follows.

Растения в теплицах могут выращиваться в рядах 3 в субстрате непосредственно на грядках или на стеллажах.Plants in greenhouses can be grown in rows of 3 in a substrate directly on beds or on racks.

Источники освещения 1i, устанавливают над технологическими проходами 2j, с помощью тросов 7, изготовленных, предпочтительно, из композитных материалов. В случае необходимости источники освещения 1i могут быть установленными и над рядами 3k. С помощью троса 7,, нижний конец которого крепят к центру жесткой связи 10, а верхний конец троса 7, через направляющий блок 21 крепят к барабану 6, расположенному над рядом 3 растений или над технологическим проходом 2. Барабаны 6 фиксируются к валам (на чертеже не показаны) прижимными болтами (на чертеже не показаны) и могут перемещаться для установки любого заданного расстояния между ними. При этом трос 7-1, на котором подвешен источник освещения 1i в технологическом проходе 2j между двумя рядами 3k, 3k+1 наматывается на барабан 5 по часовой стрелке, а трос 7-2 соседнего технологического прохода 2j+1 наматывается в противоположном направлении. Оба троса 7-1, 7-2 отделены друг от друга кольцевой перегородкой 20, образующей на каждом барабане 6 по два отделения для намотки. Ширина этих отделений должна обеспечивать однорядное расположение необходимого количества витков подвесных тросов 6 при использовании в современных высоких теплицах. В небольших теплицах используют гидроцилиндры с меньшей длиной хода. В теплицах, где в каждой секции высаживается по 8 рядов растений, устанавливаются по два вала с барабанами 6, а в более широких (12 рядов) - три. В каждой секции теплиц все валы связаны между собой зубчато-цепной передачей, приводятся во вращательное движение одновременно и приводят в движение источники освещения 1, подвешенные на тросах 7 во всей секции. В небольших теплицах для вращения барабанов 6 может быть использован реверсивный электропривод, а на больших площадях целесообразнее гидравлический привод, снижающий энергозатраты, уровень шума и обеспечивающий плавное регулирование скорости движения при приближении к крайним точкам (верхней и нижней) движения источников освещения 1. Заявляемое устройство может быть использовано, как при многоярусном выращивании низкорослых растений, так и при выращивании, например, огурца с приспусканием растений. Мощность источников освещения 1, как и скорость их перемещения, регулируют в зависимости от степени естественной освещенности, температуры воздуха и потребности растений, а спектральный состав света устанавливали с учетом потребности выращиваемой культуры и фаз ее развития. В начале суточного облучения конструкцией предпочтительно устанавливать режим «восход», а в конце его - режим «закат». При этом конструкцией светодиодного облучателя угол наклона светодиодов 13 установлен таким образом, чтобы обеспечивать испускание фотосинтетического потока фотонов перпендикулярно листовой поверхности растений в рядах 3. В незначительных пределах он может регулироваться крепежными болтами, расположенными на верхней поверхности корпуса каждого светильника (по два слева и справа в торцевой части). Расстояние от источников освещения 1 до освещаемой листовой поверхности растений в рядах 3 устанавливают посредством регулирования угла наклона планок 16, 17 жесткой связи 10, с учетом мощности источников освещения, скорости реверсивного движения и температуры воздуха. Источники освещения 1i, 1 i+1 в соседних технологических проходах 2j, 2j+1 движутся в противоположных направлениях и при достижении крайних положений (верхнего и нижнего) меняют направление движения. В верхней точке своего движения источники освещения 1i располагаются выше культивируемых растений в рядах 3j, так, чтобы освещали их верхнюю часть растений ближнего и соседнего ряда, а в нижней точке, соответственно, нижние листья соседних рядов. Предпочтительно, чтобы растения соседних рядов высаживались относительно друг друга в шахматном порядке. Барабаны 6 с тросами 7 подвески освещения крепятся на валах 22, расположенных в верхней части теплицы вдоль линии рядов 3 растений и приводятся во вращательное движение реверсивным двигателем 4.Lighting sources 1i are installed above technological passages 2j, using cables 7, preferably made of composite materials. If necessary, lighting sources 1i can also be installed above rows 3k . Using cable 7, the lower end of which is attached to the center of rigid connection 10, and the upper end of cable 7, through a guide block 21, is attached to drum 6, located above row 3 of plants or above technological passage 2. Drums 6 are fixed to shafts (not shown in the drawing) with clamping bolts (not shown in the drawing) and can be moved to set any specified distance between them. In this case, cable 7-1, on which light source 1i is suspended in process passage 2j between two rows 3 k , 3 k+1, is wound onto drum 5 clockwise, and cable 7-2 of the adjacent process passage 2j +1 is wound in the opposite direction. Both cables 7-1, 7-2 are separated from each other by an annular partition 20, which forms two winding compartments on each drum 6. The width of these compartments should ensure a single-row arrangement of the required number of turns of suspension cables 6 when used in modern high greenhouses. In smaller greenhouses, hydraulic cylinders with a shorter stroke length are used. In greenhouses where 8 rows of plants are planted in each section, two shafts with drums 6 are installed, and in wider ones (12 rows) - three. In each section of the greenhouse, all shafts are interconnected by a toothed-chain transmission, are simultaneously set in rotational motion and drive the light sources 1 suspended on cables 7 throughout the section. In small greenhouses, a reversible electric drive can be used to rotate the drums 6, while for larger areas, a hydraulic drive is more practical, reducing energy costs and noise levels and ensuring smooth speed regulation when approaching the extreme points (upper and lower) of the movement of the light sources 1. The claimed device can be used both for multi-tiered cultivation of low-growing plants and for growing, for example, cucumbers with lowered plants. The power of the light sources 1, as well as their speed of movement, are regulated depending on the degree of natural illumination, air temperature and the needs of the plants, and the spectral composition of the light is set taking into account the needs of the cultivated crop and the phases of its development. At the beginning of the daily irradiation, it is preferable to set the "sunrise" mode, and at the end - the "sunset" mode. The design of the LED illuminator sets the angle of inclination of the LEDs 13 so as to ensure the emission of a photosynthetic photon flux perpendicular to the leaf surface of the plants in rows 3. It can be adjusted within minor limits by fastening bolts located on the upper surface of the housing of each luminaire (two on the left and right at the end section). The distance from the light sources 1 to the illuminated leaf surface of the plants in rows 3 is set by adjusting the angle of inclination of the bars 16, 17 of the rigid connection 10, taking into account the power of the light sources, the speed of reverse movement, and the air temperature. Light sources 1i, 1 i+1 in adjacent technological passages 2j, 2j+1 move in opposite directions and, upon reaching the extreme positions (upper and lower), reverse the direction of movement. At the highest point of their movement, light sources 1i are positioned above the cultivated plants in rows 3j, so as to illuminate the upper portions of the plants in the near and adjacent rows, and at the lowest point, the lower leaves of adjacent rows. Preferably, the plants in adjacent rows are staggered relative to each other. Drums 6 with lighting suspension cables 7 are attached to shafts 22 located in the upper portion of the greenhouse along the line of plant rows 3 and are driven by a reversible motor 4.

Заявленное изобретение обеспечивает оптимизацию режима освещения, повышает урожайность растений и снижение энергозатраты.The claimed invention ensures optimization of the lighting regime, increases plant yields and reduces energy costs.

Ежегодное энергопотребление в защищенном грунте России превысило 10 млрд. квт/ч и продолжает расти с вводом в эксплуатацию новых теплиц. Ожидаемое повышение эффективности энергетических расходов в 2 раза, в сочетании с универсальными возможностями осуществления изобретения (в действующих теплицах любой конструкции и при любых используемых технологиях выращивания растений) позволит масштабировать производство светодиодных облучателей предложенной конструкции и существенно снизить цены, и на облучатели, и на тепличную продукцию.Annual energy consumption in greenhouses in Russia has exceeded 10 billion kWh and continues to grow with the commissioning of new greenhouses. The expected doubling of energy efficiency, combined with the invention's universal applicability (in existing greenhouses of any design and with any growing technology), will enable scalable production of LED illuminators of the proposed design and significantly reduce the prices of both the illuminators and greenhouse products.

ПЕРЕЧЕНЬ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ:LIST OF STRUCTURAL ELEMENTS:

1. источник освещения,1. light source,

2. технологические проходы между рядами растений,2. technological passages between rows of plants,

3. ряды растений,3. rows of plants,

4. двигатель,4. engine,

5. трансмиссия,5. transmission,

6. барабан,6. drum,

7. трос,7. cable,

7.1 наматываемый на барабан по часовой стрелке,7.1 wound onto the drum clockwise,

7.2 наматываемый на против часовой стрелки,7.2 winding counterclockwise,

8. левый светодиодный светильник,8. left LED lamp,

9. правый светодиодный светильник,9. Right LED light,

10. жесткая связь между светильниками,10. rigid connection between lamps,

11. корпус светильника,11. lamp body,

12. наклонная поверхность корпуса светильника,12. inclined surface of the lamp body,

13. светоизлучающие диоды,13. light-emitting diodes,

14. верхняя поверхность корпуса,14. upper surface of the body,

15. щелеобразная прорезь на верхней поверхности корпуса,15. a slit-shaped cut on the upper surface of the body,

16. первая планка,16. first plank,

17. вторая планка,17. second bar,

18. шарнирное соединение планок,18. hinged connection of the planks,

19. стопоры-фиксаторы,19. stoppers-locks,

20. кольцевая перегородка на барабане,20. annular partition on the drum,

21. направляющий блок,21. guide block,

22. вал,22. shaft,

s - расстояния между светильниками 8, 9,s - distances between lamps 8, 9,

i - количество источников освещения, где i =1, 2… n,i is the number of light sources, where i = 1, 2… n,

j - количество технологических проходов где j = 1, 2 …m,j - number of technological passes where j = 1, 2 …m,

k - количество рядов растений, где k = 1…p.k is the number of rows of plants, where k = 1…p.

Claims (4)

1. Устройство для освещения растений в условиях защищенного грунта, включающее источники освещения, установленные над технологическими проходами между рядами растений, и средства, обеспечивающие реверсивное движение источников освещения вверх вниз в технологических проходах, отличающееся тем, что источники освещения содержат по два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси светодиодных светильника, соединенных между собой двумя крестообразно размещенными и соединенными в месте пересечения шарнирным соединением планками со стопорами-фиксаторами на концах, выполненными с возможностью размещения и перемещения в щелеобразных фигурных прорезях, расположенных на верхней поверхности корпуса каждого светильника, и регулирования расстояния между оппозитно расположенными светильниками, при этом световые потоки светильников направлены перпендикулярно листовой поверхности растений близ расположенного ряда. 1. A device for illuminating plants in protected soil conditions, including light sources installed above technological passages between rows of plants, and means for ensuring the reversible movement of the light sources up and down in the technological passages, characterized in that the light sources contain two LED lamps each, located opposite to the vertical axis, connected to each other by two cross-shaped strips, connected at the intersection by a hinged connection, with stoppers-locks at the ends, made with the possibility of placement and movement in slit-shaped figured openings located on the upper surface of the body of each lamp, and adjusting the distance between the oppositely located lamps, wherein the luminous fluxes of the lamps are directed perpendicular to the leaf surface of the plants near the located row. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из светодиодных светильников включает продольно ориентированный корпус, имеющий в сечении профиль прямоугольного треугольника, на наклонной поверхности которого размещена цепочка светоизлучающих диодов.2. The device according to paragraph 1, characterized in that each of the LED lamps includes a longitudinally oriented housing, having a cross-sectional profile of a right-angled triangle, on the inclined surface of which a chain of light-emitting diodes is placed. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства, обеспечивающие реверсивное движение источников освещения вверх вниз, включают приводимый в действие реверсивным двигателем и соответствующей трансмиссией барабан, с прикрепленными к нему тросами, которые намотаны на барабан и к свободным концам которых подвешены источники освещения. 3. The device according to paragraph 1, characterized in that the means for ensuring the reversible movement of the light sources up and down include a drum driven by a reversible motor and a corresponding transmission, with cables attached to it, which are wound onto the drum and to the free ends of which the light sources are suspended. 4. Устройство по п. 3, отличающийся тем, что барабан содержит кольцевую перегородку и два прикрепленных к барабану с разных сторон от перегородки троса, один из которых намотан на барабан по часовой стрелке, а другой – против часовой стрелки, и к свободным концам которых подвешены источники освещения, осуществляющие реверсивное движение в смежных технологических проходах.4. The device according to paragraph 3, characterized in that the drum contains an annular partition and two cables attached to the drum on different sides of the partition, one of which is wound on the drum clockwise, and the other counterclockwise, and to the free ends of which light sources are suspended, which carry out reverse movement in adjacent process passages.
RU2025107701A 2025-03-31 Device for illuminating plants in protected ground conditions RU2850069C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2850069C1 true RU2850069C1 (en) 2025-11-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2391812C2 (en) * 2006-03-24 2010-06-20 Геннадий Викторович Курочкин Method for growing plants in conditions of protected ground, device for growth of plants in conditions of protected ground and collapsible multi-tier rack for growing plants in conditions of protected ground
CN202285653U (en) * 2011-10-28 2012-07-04 林人杰 Plant cultivation device with adjustable light intensity
RU193513U1 (en) * 2019-02-07 2019-10-31 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" DEVICE FOR SEEDLING OF SEEDLING
US20230084171A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-16 Shenzhen Aurora Technology Limited Telescopic led grow light

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2391812C2 (en) * 2006-03-24 2010-06-20 Геннадий Викторович Курочкин Method for growing plants in conditions of protected ground, device for growth of plants in conditions of protected ground and collapsible multi-tier rack for growing plants in conditions of protected ground
CN202285653U (en) * 2011-10-28 2012-07-04 林人杰 Plant cultivation device with adjustable light intensity
RU193513U1 (en) * 2019-02-07 2019-10-31 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" DEVICE FOR SEEDLING OF SEEDLING
US20230084171A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-16 Shenzhen Aurora Technology Limited Telescopic led grow light

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10112814B1 (en) Vertical circadian horticulture conveyor
KR101101889B1 (en) Plant cultivation lighting system
FI124081B (en) Procedure and arrangement to illuminate greenhouse plants
JP2009125007A (en) Method for raising, method for production, and lighting apparatus
WO2013072990A1 (en) Cultivation system and cultivation method
FI124137B (en) Procedure and arrangement for lighting greenhouse plants and trolley to be used in a greenhouse
WO2018037577A1 (en) Plant cultivation system in plant factory
KR102069432B1 (en) Hexagonal rotary type plant cultivation apparatus with hybrid lighting
RU2454066C2 (en) Light diode phyto-irradiator
KR102657513B1 (en) A light beam system for supplementing the light source in the greenhouse
US12281781B2 (en) Top lighting and interlighting luminaire assembly with movable light source
RU2850069C1 (en) Device for illuminating plants in protected ground conditions
KR20120138949A (en) Plant or grain cultivation system by plasma lighting and cultivation method thereof
JP2014176374A (en) Lighting cultivation device
RU142236U1 (en) MULTILAYER DEVICE FOR GROWING PLANTS
KR20200140747A (en) multi stage type plant cultivation device using coco culture medium
RU2391812C2 (en) Method for growing plants in conditions of protected ground, device for growth of plants in conditions of protected ground and collapsible multi-tier rack for growing plants in conditions of protected ground
CN115812586B (en) A vertical plant cultivation device with a continuous conveying structure
KR20160090023A (en) Vertical hook vegetation device
RU2629755C1 (en) Device for inter-framed convention of green plants
RU2723725C1 (en) Artificial phyto-lighting system
RU55249U1 (en) DEVICE FOR GROWING PLANTS UNDER CONDITIONS OF PROTECTED SOIL AND MOBILE Dismountable MULTI-TIED RACK FOR GROWING PLANTS UNDER CONDITIONS OF PROTECTED SOIL
RU2332006C1 (en) "green wave" conveyor method of plant production
RU102178U1 (en) LED PLANT CULTIVATOR (OPTIONS)
KR20230139494A (en) Conveyor system for plant factory and plant factory using the same