автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технология и система автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в малообъемных гидропонных теплицах

На правах рукописи

Цсликина Наталья Владимировна

ТЕХНОЛОГИЯ И СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ В МАЛООБЪЕМНЫХ ГИДРОПОННЫХ ТЕПЛИЦАХ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань - 2004

Работа выполнена на кафедре "Гидравлики и механизации переработки сельскохозяйственной продукции" ФГОУ ВПО Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П. А. Костычева.

Научные руководители:

член - корр. РАСХН, доктор технических наук,

профессор Я.В. Бочкарев;

заслуженный деятель науки и техники РФ

доктор технических наук,

профессор В.Ф. Некрашевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А. И. Рязанцев;

кандидат технических наук, доцент С.А. Морозов

Ведущее предприятие:

ГУ Рязанский научно-исследовательский и проектно-технологический институт АПК.

Защита состоится: '18 " июня 2004 года на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при Рязанской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Рязанской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан "_17" мая 2004 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1, Ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Овощи - один га важнейших и незаменимых продуктов питания. Они занимают особое место в продовольственном балансе, обеспечивая организм человека полезными питательными веществами.

По научно обоснованным нормам питания на душу населения должно приходиться 150-160 кг овощей в год, а потребление в настоящее время в России составляет около 70кг. Таким образом, современный объем производства овощей не удовлетворяет потребностей населения страны. Следовательно, производство их в дальнейшем должно увеличиваться.

Климатические условия Нечерноземья лимитируют возможность круглогодичного возделывания овощных культур в открытом грунте. Поэтому в данном регионе актуальным является дальнейшее развитие тепличного овощеводства.

Основной задачей тепличного овощеводства является увеличение производства овощей вне зависимости от времени года. Проведя анализ способов выращивания овощных культур в защищенном грунте можно сделать заключение о том, что наиболее перспективным по рационально используемой территории, снижению затрат труда, снижению себестоимости продукции является способ выращивания на малообъёмной гидропонике.

Малообъемная технология выращивания овощей в теплицах предусматривает создание оптимальных водно-воздушных, питательных, температурных параметров в корнеобитаемой зоне растений, которая сокращена до 2-15 л субстрата на одно растение.

Однако этот способ требует дальнейшего изучения, связанного с подачей питательных растворов к растениям. Существующие установки для подачи питательных растворов имеют ряд существенных недостатков: громоздкость, неточность дозирования, недостаточный уровень автоматизации, использование средств электроавтоматики, которые являются сложными и дорогостоящими. Выполненных исследований по автоматизированной подаче жидкостей недостаточно для создания новых установок.

Таким образом, исследования, направленные на разработку технологии и создание системы автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в малообъемных гидропонных теплицах, представляются весьма важными.

Цель исследований. Повышение эффективности выращивания овощных культур в малообъемных гидропонных теплицах путем разработки автоматизированной системы, обеспечивающей подачу и распределение питательных растворов приметггельно к видам субстратов и фазам роста растении, свободной от недостатков применяемых технологий и обеспечивающей повышение урожайности овощных культур.

Объект исследований. Рабочий процесс системы автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в малообъемных гидропонных теплицах. "" I

С

о::

Методика исследований. - Достижение поставленной цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями.

Теоретическое исследование посвящено получению зависимостей, позволяющих установить оптимальные конструктивные и технологические параметры устройств, входящих в систему автоматизировашой подачи и распределения питательных растворов в малообъемных гидропонных теплицах.

Экспериментальные исследования выполнены на специально изготовленных модельных установках с использованием стандартных и частных методик с применением методов планирования эксперимента.

Обработка результатов полученных экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением ПК.

Научная новизна. Заключается в постоянной подаче питательного раствора, в накоплении определенной его порции, в выдаче и распределении этой порции по поверхности субстрата. Для осуществления этого процесса в систему входят: накопительная емкость с дозатором постоянной выдачи, дозатор периодической выдачи порций питательных растворов, распределительный трубопровод с гаггающими трубками, оборудованными наконечниками с калиброванными отверстиями, оросительные устройства для периодической выдачи раствора на поверхность вегетационных лотков.

Новизна предложенных технических решений подтверждена патентом на полезную модель РФ № 30494 «Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости», свидетельством на полезную модель РФ № 30493 «Оросительное устройство» и решением о выдаче патента на изобретение РФ от 18.11.2002 по заявке № 2002130873 «Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости».

Практическая пенпость и реализация работы. Разработанная технология и система автоматизированной подачи и распределения питательных растворов позволяет выращивать овощные культуры в малообъемных гидропонных теплицах с малыми затратами труда и средств на производство единицы продукции. Установка испытана в гидропонной теплице на кафедре «Гидравлика и механизация переработки сельскохозяйственный продукции» Рязанской ГСХА.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Рязанской ГСХА в 2001 - 2003 г., а также на международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводства защищенного грунта» 2003 г.в г. Москве.

Защищаемые положения;

- новая модель функционирования системы подачи и распределения питательных растворов;

- теоретическое обоснование устройств, входящих в гидравлическую систему подачи и распределения питательных растворов;

- результаты экспериментальных исследований параметров и режимов работы устройств системы в лабораторных и производственных условиях.

Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе патент на полезную модель РФ, свидетельство на полезную модель РФ и решение о выдаче патента на изобретение РФ.

Структура и объем работы. Диссертациошгая работа состоит из реферата, введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы, включающем 124 наименования, из них 8 на иностранных языках, приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, из которых основной текст содержит 132 страницы и иллюстрирован 42 рисунками и 8 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы и ее народнохозяйственное значение. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Анализ способов и средств механизации увлажнения и подачи питательных растворов при выращивании овощных культур на малообъемной гидропонике» на основании литературных источников дана краткая характеристика способов выращивания овощных культур на гидропонике.

Анализ трудов С.Ф. Ващенко, Н.И. Чекунова, Д.Д. Крылова, И.Г. Мураша и других авторов, посвящешплх выращиванию овощных культур в гидропонных теплицах, показывает, что наиболее благоприятными для выращивания растений являются агрегатопоника и хемопоника.

Проведен анализ способов подачи питательных растворов к растениям, на основшши которого определено, что наиболее целесообразным способом увлажнения является орошение. Проанализированы научные работы Э.А. Алиева, НАСмирнова, И.Г. Иванова, В.В. Климова и других авторов, посвященные подаче питательных растворов к растениям и установлены основные закономерности связанные с этим процессом, ббоснована необходимость в создании установки для подачи и распределения питательных растворов.

С учетом вышешложенного была сформулирована цель диссертационной работы и поставлены следующие задачи исследований:

- разработать конструктивно - технологическую схему автоматизированной установки для подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам малообъемной гидропонной теплицы;

- обосновать теоретически и экспериментально конструктивно-режимные параметры устройства для автоматизированной порционной выдачи жидкости;

- обосновать теоретически и экспериментально конструктивно-режимные параметры оросительного устройства;

- исследовать процесс работы автоматизированной установки для подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам малообъемной гидропонной теплицы в производственных условиях;

- оценить экономическую эффективность разработашюй системы подачи и распределения питательных растворов в малообъемной гидропонной теплице.

Во втором разделе «Физико-механические и реологические свойства искусственных субстратов и питательных растворов» голожена программа и методика исследований, приведены методы определения плотности, водовмее"1" мости, водоудерживающей способности субстратов, а также плолности. Динамической и кинематической вязкости питательных растворов .Дан*7 характеристики субстратов и питательных растворов, используемых г малообъемных гидропонных теплицах.

В результате исследований установлено, что пел/,с и керамзит нуждаются в более частом увлажнении, но меньшими по срмнениюс торфом объемами; с увеличением температуры питательных рас»оров от 10° до 30 С уменьшаются: плотность от 1004,4 до 993,1 кг/*3, динамическая вязкость от 1,3*1О"3 до 0,8*10'3 Па*с и кинематическая РЕЗКОСТЬ ОТ 0,013*10 "* до 0,008*10"л м2/с соответственно.

В третьем разделе «Теория автоматического провеса подачи и распре-делешм питательных растворов по вегетационным: лотхам» дано описание конструктивно-технологических схем установки для автоматизированной систехмы подачи и распределения питательных растворов, щУВ'гдено теоретическое исследование рабочего процесса подачи и распределения питательных растворов, в результате которого получены аналитические з'-ВИсимости для расчета ее основных конструктивных и технологических пар'-метров.

Конструктивно-технологическая схема ароматизированной системы подачи и распределения питательных раствор по вегетационным лоткам показана на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема автоматизированной малообъемной гид^лончой установки (обозначения в тексте).

8

Установка состоит из растворного бака 1; устройства 2 для автоматической порционной выдачи жидкости; распределительного трубопровода 3, к отверстиям которого жестко присоединены трубки 4 с резиновыми шлангами, оснащенными насадками с калиброванными отверстиями; оросительных устройств 5, размещенных в вегетационных лотках 6 с растениями и сборного бака 7. Отличительной особенностью распределительного трубопровода является то, что отверстия, через которые подается раствор, находятся в верхней его части. В связи с этим трубопровод всегда заполнен жидкостью, что способствует одновременному началу выдачи жидкости.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Питательный раствор, приготовленный и хранящийся в растворном баке 1, или вода, поступающая в растворный бак 1 в целях профилактики для промывки установки и субстрата, самотеком поступают в устройство 2 для автоматической порционной выдачи жидкости. Это устройство обеспечивает выдачу порций жидкости через определенные промежутки времени. Жидкость медленно подается в закрытую клапаном емкость устройства в течение определенного времени и при наполнении заданного объема автоматически открывается клапан. При этом жидкость стекает в распределительный трубопровод 3. По распределительному трубопроводу 3 она через трубки 4 с насадками поступает в корпус оросительного устройства 5.

При помощи оросительных устройств 5 питательный раствор равномерно распределяется по всей орошаемой площади вегетационных лотков 6 с растениями. Излишки подаваемой жидкости стекают по наклонному дну лотка 6 в сборный бак 7. Далее из сборного бака питательный раствор перекачивается насосом 8 или переливается вручную в растворный бак 1. Таким образом, возможно вторичное использование этого раствора.

Оросительное устройство (рис. 2) состоит из корпуса 3 выполненного открытым сверху ^образной формы в сечении и разделенного продольной вертикальной стенкой 4 на две равные половины, имеющие равную массу. Корпус в основании нижним ребром 5 установлен на горизонтальную опору с возможностью поворота вокруг нее. При этом угол конуса в основании емкости выполнен более 90°.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Жидкость из распределительного трубопровода 1 через трубку 2 поступает в корпус 3. Независимо от положения корпуса питательный раствор поступает в одну из двух половин, находящуюся под трубкой 4, и при наполнении определенного объема произойдет опрокидывание корпуса, под действием поступившей жидкости, в сторону наполненной половины. В результате данная половина опорожнится, а противоположная, будучи в поднятом состоянии, начнет наполняться. По мере ее наполнения, по аналогии с вышеизложенным, произойдет опрокидывание корпуса в сторону наполненной половины. И далее процесс работы рассматриваемого оросительного устройства будет продолжаться по мере поступления жидкости в корпус.

Рисунок 2. Схема оросительного устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улучшить технологию орошения за счет прерывистой подачи жидкости на всю орошаемую площадь, что улучшает аэрацию корнеобитаемого слоя, обеспечивает высокую надежность работы за счет доступности ко всем ее элементам и исключения отказов.

Сумма моментов оросительного устройства (рис. 3 и 4) равна: 1М = М,+ 2М2+ Мж - М3 - 2М4 - М5 = 0 (1)

где М1 момент веса первой продольной стенки;

М2- момент веса первой половины поперечной ^образной стенки;

Мз- момент веса перегородки;

М4- момент веса второй половины поперечной ^образной стенки;

М5 - момент веса второй продольной стенки;

Мж - момент веса объема жидкости.

1- корпус оросительного устройства; 2-перегородка.

Рисунок 3. Схема корпуса оросительного устройства с приложением сил.

1- корпус оросительного устройства; 2-перегородка. Рисунок 4. Схема наполненного жидкостью корпуса оросительного устройства.

Момент веса объема жидкости (рис.4) равен:

M)K=L*p)«*g*Sonl[*eTE (2)

где L-длина оросительного устройства, м; рж -плотность жидкости, кг/м3; g- ускорение свободного падения, м/с2; Sonk- площадь треугольника ОГЖ, м2; Ете - плечо силы Gx, м.

sonk = h2 * [ctg(a - ф)-ctg(2a -ф)] (3)

где h -высота жидкости в оросительном устройстве, м; а- угол между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства, град;

ф- угол поворота корпуса оросительного устройства до ограничителя, град.

Mj *t*pM »g*cos(2cc-(p)

(6)

где - высота стенки корпуса, м;

t - толщина материала, из которого выполнено оросительное устройство, м;

- плотность материала из которого выполнен корпус оросительного устройства, кг/м3.

м5 *1*рм »д*со8ф

Рассчитав высоту жидкости в оросительном устройстве, мы можем определить объем жидкости, при наполнении которого происходит опрокидывание корпуса оросительного устройства м3):

(13)

(14)

Таким образом, объем жидкости,-при наполнении,которого происходит опрокидывание корпуса оросительного устройства зависит от высоты слоя жидкости, длины оросительного устройства и разности углов между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства и поворота.корпуса оросительного устройства до ограничителя. С увеличением высоты слоя жидкости и длины оросительного устройства объем увеличивается, а с увеличением разно-

ста углов между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства и поворота корпуса оросительного устройства до ограничителя - уменьшается.

В оросительное устройство жидкость подается из распределительного трубопровода (рис. 5). В верхней части распределительного трубопровода расположены отверстия, к которым жестко присоединены трубки, оснащенные насадками с калиброванными отверстиями.

1-распределительный трубопровод; 2-трубка; 3-насадка; 4-пьезометр; Рисунок 5. Схема распределительного трубопровода.

Внутренний диаметр наконечника трубки (ёБ, м) определяется по формуле:

(15)

[1*1)2 *п

где w - объем жидкости, вытекающей из одного отверстия трубопровода, м3;

t - время вытекания жидкости, с;

- скорость истечения жидкости из насадки, м/с. Внутренний диаметр трубопровода м) определяется по формуле:

(16)

где X - коэффициент гидравлического трения;

- длина трубопровода, м;

п -количество отверстий на трубопроводе;

- коэффициент расхода; ^ - диаметр насадки, м;

Р - допустимое увеличение расхода жидкости, %.

В распределительный трубопровод жидкость подается из устройства для автоматической порционной выдачи жидкости. Устройство (рис. 6) состоит из емкости 1, которая постепенно наполняется жидкостью из растворного бака 2 с

регулируемым краном 3. Для выпуска жидкости из емкости 1 служит резиновый клапан 4, сидящий верхним торцом на седле 5. Под седлом 5 клапана 4 установлена закрытая подклапанная камера 9 с дополнительным седлом 10, расположенным соосно с основным и возможностью перекрытия обеих входных отверстий одним клапаном 4. Подклапанная камера 9 соединена трубчатым каналом 11 с надпоплавковым пространством емкости 1. Для изменения объема порции выдаваемой жидкости по высоте трубчатого канала проделаны отверстия. Снаружи отверстия перекрыты резиновыми кольцами. Внутри резинового клапана 4 в его верхнем и нижнем торцах установлены жесткие пластины 12, соединенные между собой стержнем 13. Клапан 4 жестко соединен со штоком 6, который может перемещаться по вертикали под действием закрепленного на нем поплавка 7. В качестве направляющей для штока 6 служит держатель с втулкой 8.

Рисунок 6. Схема устройства для автоматической порционной выдачи жидкости.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В период наполнения емкости из растворного бака с регулируемым краном, шток находится в нижнем положении, и резиновый клапан перекрывает оба выпускных отверстия седел. По мере наполнения уровень жидкости в емкости постепенно поднимается до высоты трубчатого канала, и жидкость начинает поступать по трубчатому каналу в подклапанную камеру. При наполнении этой камеры под действием напора воды в трубчатом канале жидкость оказывает давление на стенки клапана и в совокупности с подъемной силой поплавка выталкивает клапан из основного и дополнительного седел, и поплавок всплывает. Высота подъема поплавка ограничивается высотой штока. Шток увлекает за собой клапан. Условием подъема клапана является превышение высоты трубчатого канала над штоком вместе с поплавком, обеспечивающее требуе-

мую силу давления на клапан в подклапанной камере. Начинается слив жидкости.

По мере выхода жидкости из емкости до верхнего основания поплавка в поднятом состоянии, поплавок, а вместе с ним и клапан, соединенный со штоком, постепенно опускаются вниз. И при опускании клапана до уровня основного седла происходит плотное прилегание клапана к основному и дополнительному седлам, при этом в баке остается небольшое количество жидкости. Для лучшего прилегания клапана к выпускным отверстиям внутри резинового клапана в его верхнем и нижнем торцах установлены жесткие пластины, соединенные между собой стержнем. В дальнейшем процесс повторяется.

Когда заканчивается слив жидкости (рис. 7) и поплавок будет находиться на поверхности, то вес клапана с поплавком и штокм удерживается только выталкивающей силой клапана, так как он плавает, то есть:

Рвк. - выталкивающая сила клапана; G - вес клапана. Рисунок 7. Заканчивается слив жидкости.

где G - вес клапана, поплавка и штока, Н; Р . - выталкивающая сила клапана. Н.

Рвк =Р*ё* ^кл

где р - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Wкл - объем клапана, м3.

где Нкл - высота клапана, м;

DКЛ - верхний диаметр клапана, м; dкл - нижний диаметр клапана, м.

(П) (18)

Рассмотрим момент открытия, когда через трубочку начнет подаваться жидкость в подклапанную камеру (рис. 8):

Рисунок 8. Клапан в закрытом положении.

С + Ркл=Рак.+Рп (20)

где Ри - сила давления сверху на клапан столба жидкости, Н; Рп ( - сила давления жидкости из подклапанной камеры, Н; Рп - подъемная сила поплавка, Н.

кл *1откр

(21)

где Ноткр - высота столба жидкости, при которой произойдет открытие клапана, м.

(22)

(23)

где 'Мгп - объем поплавка, м3. С + р^Ло^л * Н0ТКр = р * Б * Wп +р*Б* *Н071ф -р^*^^

(25)

Wr

где Бп - диаметр поплавка, м. Нп - высота поплавка, м.

(27)

(28)

(29)

Объем порции жидкости м3), выдаваемой из устройства равен:

♦ Нп--:-«-Н

откр

♦ Н

закр

(30)

4 " 4

где Ба,, - диаметр наполняемой емкости, м; БТ1 -диаметр трубчатого канала, м;

Нзакр - высота трубчатого канала, при которой происходит закрытие клапана, м.

Регулирование количества и частоты выдаваемых порций жидкости осуществляется интенсивностью заполнения емкости и высотой отверстий на трубчатом канале.

В четвертом разделе «Исследование процесса подачи питательных растворов из растворного бака в вегетационные лотки в лабораторных условиях» изложена программа и методика исследований, приведено описание лабораторной установки, представлены результаты исследований. В программу исследований входило:

1- исследование влияния высоты трубчатого канала на объем порций жидкости выдаваемых го устройства для автоматической порционной выдачи;

2- исследование влияния диаметра калиброванных отверстий насадок на равномерность выдачи жидкости по длине распределительного трубопровода;

3- исследование влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на объем и площадь распределения выливаемой жидкости;

4-исследование влияния угла установки ограничителя поворота корпуса и угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства на объем выливаемой жидкости.

Для проведения'исследования влияния высоты трубчатого канала на объем порций жидкости выдаваемых из устройства для автоматической порционной выдачи согласно схеме, представленной на рисунке 6, была изготовлена модель устройства. Модель была изготовлена в натуральную величину и имела размеры: диаметр емкости - 0,16 м; верхний диаметр клапана - 0,06 м; нижний диаметр клапана - 0,024 м; высота клапана - 0,06 м; диаметр поплавка -

0,065 м; высота поплавка- 0,05 м; высота трубчатого канала - 0,2 м; диаметр трубчатого канала- 0,001 м; диаметр отверстий на трубчатом канале - 0,005 м; количество отверстий на трубчатом канале - 5, высота закрытия -0,04 м.

В результате исследований была получена графическая зависимость (рис. 9). Анализируя данную зависимость, следует отметить, что с увеличением высоты трубчатого канала от 0,04 до 0,19 м возрастает объем порции, выдаваемых устройством от 0 до 2,92* 10"3 м3.

10"3 м3

3,0

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

0,0

|

1 1 |

1

1 1

У = 19,25 !х-0,{ 082' |

Н,м

0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20

Рисунок 9. Графическая зависимость влияния высоты трубчатого канала на объем порций жидкости, выдаваемых из устройства для автоматической порционной выдачи.

Нами были проведены исследования влияния диаметра калиброванных отверстий насадок на равномерность выдачи жидкости. Исследования проводились на модели распределительного трубопровода, изготовленной по схеме, представленной на рис. 5, и имеющей размеры: длина трубопровода - 4,5 м, диаметр трубопровода - 0,016 м, диметр трубок - 0,004 м, диаметр исследуемых калиброванных отверстий - 0,0016 м, 0,002 м, 0,0025 м.

Необходимо обеспечить максимально равномерную выдачу жидкости из трубок. Для этого расход в начале и конце трубопровода не должен отличаться более чем на 10%.

На рисунке 10 представлена графическая зависимость равномерности выдачи жидкости по длине трубопровода при напоре 0,09 м и различных значениях отверстий. Анализируя графическую зависимость, следует отметить, что имеет место уменьшение расхода по длине трубопровода. Неравномерность выдачи жидкости при диаметре 0,0016 м составляет 7,3%; диаметре 0,002 м -8,9%; диаметре 0,0025 м - 12%.

В связи с необходимостью обеспечения равномерной выдачи жидкости и исключения засорения насадок, рекомендуем к использованию диаметр калиброванных отверстий равный 0,002 м.

^ 10*м3/с

6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0' 1,5 1,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 • d=O,0016M ♦ d=0,002M ■ d =0,0025 м

4,5

Рисунок 10. Графическая зависимость равномерности выдачи жидкости по длине распределительного трубопровода

В период вегетации от момента высадки рассады до конца плодоношения резко возрастает потребность растений в оросительной воде и увеличивается не только количество поливов, но объем порций выдаваемой жидкости и площадь увлажнения, поэтому возникает необходимость в распределительном устройстве, удовлетворяющем этим требованиям.

Нами были проведены исследования с целью изучения влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на объем и площадь распределения выливаемой жидкости. Исследования проводились на модели оросительного устройства, изготовленного по схеме, представленной на рис. 2. Модель имела размеры: длина оросительного устройства- 0,2 м; высота продольной стенки корпуса - 0,04 м; угол между перегородкой и стенкой корпуса -75°.

На рисунке 11 представлена зависимость объема вытекающей жидкости от угла установки ограничителя поворота.корпуса оросительного устройства Анализируя данную графическую зависимость, следует отметить, что с увеличением угла установки ограничителя поворота корпуса от 0° до 20° резко увеличивается объем выдаваемой оросительным устройством жидкости от 24* 10"6 до155*10"6м3.

Анализируя графическую зависимость влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на площадь распределения вытекающей из него жидкости (рис.12) следует отметить, что при угле установки ограничителя поворота корпуса 0°, 24* 10"6 м3 жидкости вытекают не полностью, вследствие чего наблюдается незначительное распределение жидкости по площади субстрата (близкое к 0), но с увеличением угла до 20° площадь распределения жидкости возрастает до 568* 10*4 м2.

V/, Ю^м3

О 5 10 15 20

Рисунок 11. Графическая зависимость влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на объем вытекающей из него жидкости.

S, 10'"У

0 5 10 15 20

Рисунок 12. Графическая зависимость влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на площадь распределения вытекающей из него жидкости.

Наши данные однозначно свидетельствуют о том, что оросительное устройство можно использовать для всех фаз роста растений, так как легко можно увеличить объем подаваемой жидкости и площадь ее распределения посредством фиксированного юменеиия угла поворота корпуса.

Результаты исследований зависимости объёма выливаемой жидкости от угла установки ограничителя поворота корпуса и угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства, представлены на рисунке 13. Обработка полученных данных проводилась с помощью программы «МаШешаика 4.2».

Более 240 см 200-240 см3

100-200 см3 80-100 см3 50-80 см3

10-50 см3

Рисунок 13. Графическая зависимость объёма вытекающей жидкости от угла установки ограничителя поворота корпуса и угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства.

Так же в результате обработки полученных данных было выведено уравнение регрессии:

W=538,667-12,8667аН1,05а2+79,8<р-1,06а((И-0,ЗЗф2 (30

Анализ полученной графической зависимости свидетельствует о том, что увеличение угла установки ограничителя поворота корпуса с одновременным уменьшением угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства приводит к увеличению объёма выливаемой жидкости.

Используя данную графическую зависимость можно легко выбрать оптимальные угол установки ограничтеля поворота корпуса и угол между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства для выдачи необходимого объёма жидкости в соответ ствии с фазой роста и развития растений.

В пятом разделе «Исследование системы подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам в производственных условиях. Результаты внедрения и экономическая эффективность» дано описание производственной установки, изложена программа, методика и результаты исследований, определена экономическая эффективность применения автоматизированной системы подачи и распределения питательных растворов в малообъемных гидрогонных теплицах.

Исследованиями системы автоматшированной подачи и распределения питательны? растворов в производственных условиях установлено, что предлагаемая матообъемная гидропонная установка работоспособна и позволяет осуществлять круглосуточный автоматизированный полив овощных культур с погрешностьн выдаваемых объемов порций жидкости не более 1,2%, неравномерностью рапределения по длине трубопровода 9,1%, при погрешностях объ-

ема жидкости, выдаваемого го оросительного устройства, не более 3,9% и распределения по площади орошения - не более 4,8%.

Расчеты экономической эффективности показали, что в связи с увеличением урожайности огурца на керамзите до 28 кг/м2, песке - 29 кг/м2, торфе - 31 кг/м2, себестоимость 1 кг продукции снизилась при выращивании на керамзите на 10,7 %, песке - 13,8 %, торфе - 19,4 %; прибыль с 1га увеличилась на керамзите на 21 %, песке - 26 %, торфе - 35 % при рентабельности производства на керамзите - 103%, песке - 110%, торфе - 125%, по сравнению с типовыми проектами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В период вегетации от момента высадки рассады до конца плодоношения резко возрастает потребность растений в оросительной воде и увеличивается не только количество поливов, но и объем порций выдаваемой жидкости и площадь увлажнения. Существующие способы и средства механюации подачи питательных растворов к растениям либо несовершенны, либо их применение значительно увеличивает себестоимость получаемой продукции.

2. Аналюируя физико-механические и реолагические свойства субстратов и питательных растворов, следует отметить, что песок и керамзит 1гуждаются в более частом увлажнении, но меньшими, по сравнению с торфом, объемами; с увеличением температуры питательных растворов от 10° до 30 С уменьшаются: плотность от 1004,4 до 993,1 кг/м3, динамическая вязкость от 1,3*10"3 до 0,8*10*3Па*с и кинематическая вязкость от 0,013*10 "* до 0,008*10"4 м2/с соответственно.

3. Система автоматизированной подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам должна содержать: растворный бак, устройство для автоматической порциошюй выдачи жидкости, распределительный трубопровод с трубками, оснащенными насадками с калиброванными отверстиями, оросительные устройства, размещенные в лотках с растениями и сборный бак.

Работа системы должна быть организована следующим образом. Питательный раствор из растворного бака через порционное устройство подается в распределительный трубопровод. По распределительному трубопроводу он через трубки с насадками поступает в корпус оросительного устройства. Независимо от положения корпуса питательный раствор поступает в одну из двух половин, находящуюся под трубкой, и при ее наполнении произойдет прокиды-вание корпуса и распределение жидкости по площади вегетационных лотков.

4. Теоретически установлено, что объем жидкости, при наполнении которого происходит опрокидывание корпуса оросительного устройства, зависит от высоты слоя жидкости, длины оросительного устройства и разности угла между перегородкой и стенкой корпуса и угла установки ограничителя поворота корпуса. С увеличением высоты слоя жидкости и длины оросительного устройства, объем увеличивается, а с увеличением разности углов - уменьшается.

5. Теоретически установлено, что диаметр подающего трубопровода зависит от его длины, количества и диаметра насадок, коэффициентов расхода и гидравлического трения, с увеличением которых он увеличивается.

6. Объем выдаваемой жидкости го устройства для автоматической порционной выдачи жидкости можно регулировать при помощи изменения высоты трубчатого канала. В ходе исследований установлено, что с увеличением высоты трубчатого канала от 0,04 до 0,19 м возрастает объем порций от нуля до 2,92*10-3м3.

7. Экспериментами установлено, что имеет место уменьшение расхода жидкости по длине трубопровода. Неравномерность выдачи жидкости при диаметре 0,0016 м составляет 7,3%; при диаметре 0,002 м - 8,9%; при диаметре 0,0025 м -12%.

В связи с необходимостью обеспечения равномерной выдачи жидкости и исключения засорения насадок, рекомендуем к использованию диаметр калиброванных отверстий равный 0,002 м.

8. В ходе исследований установлено, что с увеличением угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства от нуля до 20 градусов, увеличивается объем выдаваемой жидкости от 24* 10"6 до 155* 1 О*6 м3. При угле установки ограничителя поворота корпуса 0° объём жидкости (24* 10"6 м) вытекают не полностью, вследствие чего наблюдается незначительное распределение жидкости по площади субстрата (близкое к 0), но с увеличением угла до 20° площадь распределения жидкости возрастает до 568* 10"4 2

м .

9. В ходе исследований выявлено, что увеличение угла установки ограничителя поворота корпуса с одновременным уменьшением угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства приводит к увеличению объёма выливаемой жидкости.

10. Исследованиями системы автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в производственных условиях установлено, что предлагаемая малообъемная гидропонная установка работоспособна и позволяет осуществлять круглосуточный автоматизированный полив овощных культур с погрешностью выдаваемых объемов порций жидкости не более 1,2%, неравномерностью распределения по длине трубопровода 9,1%, при погрешностях объема жидкости, выдаваемого из оросительного устройства, не более 3,9% и распределения по площади орошения - не более 4,8%.

11. Расчеты экономической эффективности показали, что в связи с увеличением урожайности огурца на керамзите до 28 кг/м2 , песке - 29 кг/м2 , торфе - 31 кг/м2, себестоимость 1 кг продукции снизилась при выращивании на керамзите на 10,7 %, песке - 13,8 %, торфе - 19,4 %; прибыль с 1га увеличилась на керамзите на 21 %, песке - 26 %, торфе - 35 % при рентабельности производства на керамзите - 103%, песке - 110%, торфе - 125%, по сравнению с типовыми проектами.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССИРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. |Бочкарев ЯД Целикина Н.В. Современное состояние и пути совершенствования выращивания овощей в защищенном грунте/Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и сотрудников РГСХА имени проф. П.А. Костыче-ва.-Рязань, 2001. - С.104 -106

2. [Бочкарев ЯД Целикина Н.В. Анализ способов увлажнения и подачи питательных растворов при выращивании овощных культур на малообъемных гидропонных системах и пути их усовершенствования /Современные энерго-и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: Сб. науч. Трудов. - Рязань, РГСХА, 2001.-вып. 5 -С.77-80

3. | Бочкарев Я.В.1 Целикина Н.В. Состав и методика исследований увлажнения и подачи питательных растворов при выращивании огурца в малообъемных гидропонных теплицах /Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: Сборник научных трудов. - Рязань, РГСХА, 2002. - вып. 6. - С.148-Ш_

4. [Бочкарев Я.В.1 Целикина Н.В. Автоматизированная малообъемная гидропонная установка: Материалы международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводства защищенного грунта» - М: Пресс- инфо, 2003. - С. 27-28

5. Патент на пологую модель № 30494 РФ, 7 А 0Ю 27/00 Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости / |Я.В. Бочкарев!, Н.В. Целикина.

6. Решение о выдаче патента на изобретение РФ от 18.11.2002 по заявке №2002130873 7 А 0Ю 25/02 Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости / |Я.В. Бочкарев!, Н.В. Целикина.

7. Свидетельство на полезную модель № 30493 РФ, 7 А 0Ю 25/02 Ороситель. ное устройство / [Я.В. Бочкарев!, Н.В. Целикина

8. Целикина Н.В., Павлова М.Н. Выбор и обоснование оптимальных показателей микроклимата при выращивании огурца в малообъемных гидропонных теплицах //Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: Сборник научных трудов. - Рязань, РГСХА. - 2002. - вып. 6. - С.32-36

9. Целикина Н.В. Характеристика субстратов, используемых в малообъемных гидропонных теплицах //Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: Сборник научных трудов. - Рязань, РГСХА, 2003. - вып 7. - часть 2.- С. 148-150

Отпечатано • ООП Рязоблкомстата 390013, г Рязань. ул.Тиланова. л 4

№12029

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ УВЛАЖНЕНИЯ И ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР НА МАЛООБЪЁМНОЙ ГИДРОПОНИКЕ.

1.1 Эффективность выращивания овощных культур с использованием малообъемной гидропоники.

1.2 Анализ способов выращивания овощных культур на гидропонике.

1.3 Анализ способов и средств механизации увлажнения и подачи питательных растворов при выращивании овощных культур на гидропонике.

1.4 Анализ выполненных исследований по выращиванию огурца в малообъемных гидропонных теплицах и выбор оптимальных показателей микроклимата.

1.5 Постановка проблемы, цель работы и задачи исследований.

2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИСКУССТВЕННЫХ СУБСТРАТОВ И ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ.

2.1 Программа и методика исследований.

2.2Характеристика субстратов, используемых в малообъемных гидропонных теплицах.

2.3 Характеристика питательных растворов, используемых в малообъемных гидропонных теплицах.

2.4 Результаты определения свойств субстратов.

2.5 Результаты определения свойств питательных растворов.

ВЫВОДЫ.

3. ТЕОРИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПО ВЕГЕТАЦИОННЫМ ЛОТКАМ.

3.1 Модель функционирования автоматизированной системы подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам.

3.2 Теория процесса подачи жидкости из оросительного устройства в вегетационные лотки.

3.3 Теория процесса автоматической подачи питательных растворов.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ИЗ РАСТВОРОНОГО БАКА В ВЕГЕТАЦИОННЫЕ ЛОТКИ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1 Программа и методика исследований

4.2 Результаты исследования влияния высоты трубчатого канала на объём жидкости выдаваемой из устройства для автоматической порционной выдачи.

4.3 Результаты исследования влияния диаметра калиброванных отверстий на расход, скорость и равномерность выдачи жидкости по длине распределительного трубопровода.

4.4 Результаты исследования влияния угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства на объем и площадь распределения выливаемой жидкости.

4.5 Результаты исследований влияния угла установки ограничителя поворота корпуса и угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства на объем выливаемой жидкости.

ВЫВОДЫ.

5. ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПО ВЕГЕТАЦИОННЫМ ЛОТКАМ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1 Программа и методика исследований системы подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам в производственных условиях.

5.2 Результаты исследований системы подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам в производственных условиях.

5.2.1 Результаты определения количества питательного раствора, выдаваемого из устройства для автоматической порционной выдачи жидкости.

5.2.2 Результаты исследования равномерности выдачи жидкости по длине распределительного трубопровода.

5.2.3 Результаты исследований равномерности увлажнения вегетационных лотков оросительными устройствами.

5.3 Результаты внедрения.

5.4 Экономическая эффективность.

ВЫВОДЫ.

Овощи - один из важнейших и незаменимых продуктов питания. Они занимают особое место в продовольственном балансе, обеспечивая организм человека полезными питательными веществами.

Климатические условия Нечерноземья лимитируют возможность круглогодичного возделывания овощных культур в открытом грунте. Поэтому в данном регионе актуальным является дальнейшее развитие тепличного овощеводства.

Основной задачей тепличного овощеводства является увеличение производства овощей вне зависимости от времени года. Международный и национальный опыт проведения исследований, а также практика использования их результатов показывают, что эту задачу быстрее всего можно решить с помощью так называемых методов гидропоники, сущность которых заключается в периодической подаче к корневой системе растений питательного раствора. Наиболее перспективным из этих методов является малообъемная гидропоника.

Малообъемная технология выращивания овощей в теплицах предусматривает создание оптимальных водно-воздушных, питательных, температурных параметров в корнеобитаемой зоне растений, которая сокращена до 2-15 л субстрата на одно растение.

Малообъемная гидропоника по сравнению с существующими технологиями по выращиванию овощных культур в защищенном грунте имеет ряд преимуществ:

• Позволяет снизить капитальные вложения при строительстве и реконструкции теплиц;

• Исключает необходимость подготовки и завоза почвенных грунтов;

• Обеспечивает быстрое регулирование условий корнеобитаемой среды, благодаря малому объему субстрата и применению микропроцесной техники;

• Уменьшает в 15-30 раз массу субстрата;

• Существенно экономит воду и минеральные удобрения;

• Сокращает расходы пестицидов на основную дезинфекцию теплиц;

• Улучшает качество продукции и фитосанитарные условия;

• Повышает урожайность, производительность труда и организационно-технический уровень производства;

• Дает высокий экономический эффект.

Анализ трудов С.Ф. Ващенко, Н.И. Чекунова, Д.Д. Крылова, И.Г. Мураша и других авторов[21, 67, 71 и другие], посвященных выращиванию овощных культур в гидропонных теплицах, показывает, что наиболее благоприятными для выращивания растений являются агрегатопоника и хемопоника.

Малообъемная гидропоника позволяет в значительной степени и более мобильно регулировать рост и развитие в первую очередь корневой системы, а через нее и наземной системы растений. Поэтому не удивительно, что основные работы в области возделывания овощей без почв относятся к исследованиям составов питательных растворов и к способам подачи их к растениям.

В.Н. Плаксин, Р.А. Акопян, М.И. Хмелевский [4, 78,124, 106] предлагают подачу питательных растворов в вегетационные лотки осуществлять способом подтопления. Но при таком способе не решается вопрос поступления воздуха к корневой системе растений. Корни растений находятся большее время в воде, поэтому нарушается аэрация корневой системы, а это ведет к заболеваниям (корневым гнилям) и гибели растений.

Э.А. Алиев, Н.А. Смирнов, И.Г. Иванов, В.В. Климов и другие [5, 44, 47, 48, 49 и другие] рекомендуют подавать питательные растворы на поверхность субстрата методом орошения при помощи распылителей или капельниц.

При использовании распылителей происходит увлажнение не только субстрата, но и вегетативной массы выращиваемых растений растворами минеральных солей, приводящее к химическим ожегам листьев и стеблей, что неблагоприятно сказывается на состоянии и продуктивности культур.

Капельный полив позволяет осуществлять подачу жидкости непосредственно к корневой системе растений. Однако при использовании капельниц необходимо закупать дорогостоящие импортные хорошорастворимые минеральные удобрения, так как возникают сложности, связанные с осаждением на стенках капельниц окиси железа и нерастворимых карбонатов, что ведет к снижению равномерности распределения питательных растворов и частому засорению капельниц.

Таким образом, существующие способы и средства механизации подачи питательных растворов к растениям либо несовершенны, либо их применение значительно увеличивает себестоимость получаемой продукции. Выполненных исследований по автоматизированной подаче жидкостей недостаточно для создания новых установок.

В связи с вышеизложенным, целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности выращивания овощных культур в малообъемных гидропонных теплицах путем разработки автоматизированной системы, обеспечивающей подачу и распределение питательных растворов применительно к видам субстратов и фазам роста растений, свободной от недостатков применяемых технологий и обеспечивающей повышение урожайности овощных культур.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная технология и система автоматизированной подачи и распределения питательных растворов позволяет выращивать овощные культуры в малообъемных гидропонных теплицах с малыми затратами труда и средств на производство единицы продукции.

Основные полученные результаты:

- предложена система подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам, включающая: накопительные емкости, автоматизированное порционное устройство, дозирующие устройства, распределительные устройства;

- дано теоретическое обоснование дозирующих устройств для автоматической подачи;

- обоснованы теоретически и определены экспериментально режимы подачи питательных растворов;

- получены результаты физико-механических свойств питательных растворов и различных субстратов.

На защиту выносятся:

- новая модель функционирования системы подачи и распределения питательных растворов;

- теоретическое обоснование устройств, входящих в гидравлическую систему подачи и распределения питательных растворов;

- результаты экспериментальных исследований параметров и режимов работы устройств системы в лабораторных и производственных условиях.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научным руководителям: профессору [Я.В. Бочкареву и профессору В.Ф. Некрашевичу, а также инженеру кафедры гидравлики и механизации переработки сельскохозяйственной продукции РГСХА В.А. Максимову за оказанную помощь в научных исследованиях и подготовке диссертации к защите.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании выполненных исследований системы автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в малообъемной гидропонной теплице можно сделать следующие выводы:

1. В период вегетации от момента высадки рассады до конца плодоношения резко возрастает потребность растений в оросительной воде и увеличивается не только количество поливов, но и объем порций выдаваемой жидкости, и площадь увлажнения. Существующие способы и средства механизации подачи питательных растворов к растениям либо несовершенны, либо их применение значительно увеличивает себестоимость получаемой продукции.

2. Анализируя физико-механические и реологические свойства субстратов и питательных растворов, следует отметить, что песок и керамзит нуждаются в более частом увлажнении, но меньшими, по сравнению с торфом, объемами; с увеличением температуры питательных растворов от 10° до 30°С уменьшаются: плотность от 1004,4 до 993,1 кг/м , динамическая вязкость от 1,3 * 10"3 до 0,8* 10"3 Па*с и кинематическая вязкость от 0,013 * 10 до 0,008* 10"4 м2/с соответственно.

3. Система автоматизированной подачи и распределения питательных растворов по вегетационным лоткам должна содержать: растворный бак, устройство для автоматической порционной выдачи жидкости, распределительный трубопровод с трубками, оснащенными насадками с калиброванными отверстиями, оросительные устройства, размещенные в лотках с растениями и сборный бак.

Работа системы должна быть организована следующим образом. Питательный раствор из растворного бака через порционное устройство подается в распределительный трубопровод. По распределительному трубопроводу он через трубки с насадками поступает в корпус оросительного устройства. Независимо от положения корпуса питательный раствор поступает в одну из двух половин, находящуюся под трубкой, и при ее наполнении произойдет опрокидывание корпуса и распределение жидкости по площади вегетационных лотков.

4. Теоретически установлено, что объем жидкости, при наполнении которого происходит опрокидывание корпуса оросительного устройства, зависит от высоты слоя жидкости, длины оросительного устройства и разности угла между перегородкой и стенкой корпуса и угла установки ограничителя поворота корпуса. С увеличением высоты слоя жидкости и длины оросительного устройства, объем увеличивается, а с увеличением разности углов - уменьшается.

5. Теоретически установлено, что диаметр подающего трубопровода зависит от его длины, количества и диаметра насадок, коэффициентов расхода и гидравлического трения, с увеличением которых он увеличивается.

6. Объем выдаваемой жидкости из устройства для автоматической порционной выдачи можно регулировать при помощи изменения высоты трубчатого канала. В ходе исследований установлено, что с увеличением высоты трубчатого канала от 0,04 до 0,19 м возрастает объем порций от нуля до 2,92*10"3 м3.

7. Экспериментами установлено, что имеет место уменьшение расхода жидкости по длине трубопровода. Неравномерность выдачи жидкости при диаметре 0,0016 м составляет 7,3%; при диаметре 0,002 м - 8,9%; при диаметре 0,0025 м -12%.

В связи с необходимостью обеспечения равномерной выдачи жидкости и исключения засорения насадок, рекомендуем к использованию диаметр калиброванных отверстий равный 0,002 м.

8. В ходе исследований установлено, что с увеличением угла установки ограничителя поворота корпуса оросительного устройства от нуля до 20 граду

-6 ^ з сов, увеличивается объем выдаваемой жидкости от 24* 10 до155*10 м. При угле установки ограничителя поворота корпуса 0° объём жидкости (24* 10"6 м3) вытекают не полностью, вследствие чего наблюдается незначительное распределение жидкости по площади субстрата (близкое к 0), но с увеличением угла до 20° площадь распределения жидкости возрастает до 568* 10"4 м2.

9. В ходе исследований выявлено, что увеличение утла установки ограничителя поворота корпуса с одновременным уменьшением угла между перегородкой и стенкой корпуса оросительного устройства приводит к увеличению объёма выливаемой жидкости.

10. Исследованиями системы автоматизированной подачи и распределения питательных растворов в производственных условиях установлено, что предлагаемая малообъемная гидропонная установка работоспособна и позволяет осуществлять круглосуточный автоматизированный полив овощных культур с погрешностью выдаваемых объемов порций жидкости не более 1,2%, неравномерностью распределения по длине трубопровода 9,1%, при погрешностях объема жидкости, выдаваемого из оросительного устройства, не более 3,9% и распределения по площади орошения - не более 4,8%.

11. Расчеты экономической эффективности показали, что в связи с увеличением урожайности огурца на керамзите до 28 кг/м2 , песке - 29 кг/м2 , торфе - 31 Л кг/м , себестоимость 1 кг продукции снизилась при выращивании на керамзите на 10,7 %, песке - 13,8 %, торфе - 19,4 %; прибыль с 1га увеличилась на керамзите на 21 %, песке - 26 %, торфе - 35 % при рентабельности производства на керамзите - 103%, песке - 110%, торфе - 125%, по сравнению с типовыми проектами.

1. Автоматизация гидромелиоративных систем: Сб. научных трудов / Под ред. В.В. Матвеева. - Л.; 1983. -161 с.

2. А.с. № 1711724 SU, А 01 G25/02 Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости / О.А. Соколов и В.Г. Горячко.

3. Агирбов Ю.И. Современное состояние производства овощей и рынок //Картофель и овощи. 1997. - № 1. - С. 5 - 8

4. Акопян Р.А. Механизация и автоматизация производственных процессов в защищенном грунте. М.: Колос, 1969. - 296 с.

5. Алиев Э.А., Смирнов Н. А. Технология возделывания овощных культур и грибов в защищенном грунте. М.: Агропромиздат, 1987. - 350 с.

6. Алиев Э.А., Гиль JI.C. Овощеводство и цветоводство защищенного грунта для любителей. Киев: Урожай, 1990. - 253 с.

7. Безроднов Н.А., Кузнецов П.И. Операционная технология механизированных процессов при орошении. -М.: Росагропромиздат, 1989. —238 с.

8. Бентли М. Промышленная гидропоника, перевод с английского. М.: Колос, 1965.-30 с.

9. Борисов А.В., Крылов О.Н. Огурец и температура //Картофель и овощи. -1998.- № 2. С.37 - 38

10. Ю.Борисов Н.В. В почве и без нее: Гидропоника. //Приусадебное хозяйство. -2002.- №4.-С. 14-15

11. И.Борисов Ю.М. Промышленная гидропоника // Картофель и овощи. 1981. -№ 7. -С.21 -22

12. Борисов Ю.М. Рассада огурца в торфоплитах для гидропоники // Картофель и овощи. 1982. - С. 30 - 31

13. Бочкарев Я.В|, Натальчук М.Ф. Практикум по эксплуатации и автоматизации гидромелиоративных систем: [По специальности «Гидромелиорация». М.: Колос, 1980.-303 с.

14. Н.Бочкарев Я.В, Овчаров Е.Е. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов в гидромелиорации: Для специальности «Гидромелиорация». М.: Колос, 1981. - 335 с.

15. Бочкарев Я.В[, Целикина Н.В. Современное состояние и пути совершенствования выращивания овощей в защищенном грунте /Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и сотрудников РГСХА имени проф. П.А. Костыче-ва. Рязань, 2001. - С. 104 -106

16. Ванеян С.С., Вишнякова А.Ф. Орошение овощных культур // Картофель и овощи. 2001. - № 3. - С. 29 - 30

17. Вередченко Б.В. Тепличное овощеводство: состояние, проблемы, поиск //Картофель и овощи. 1996 - № 3. - С.35 - 36

18. Выращивание овощей в гидропонных теплицах, под ред. Д.Д. Крылова. -Киев: Урожай, 1977. 126 с.

19. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 195 с.

20. Ганжара Н.Ф. Почвоведение. -М: «Агроконсалт», 2001. -330 с.

21. Гидравлика: Учебник для с.-х. Техникумов по специальности «Гидромелиорация» /Кременецкий Н.Н., Штеренлихт Д.В., Алышев В.М., Яковлева JI.B.. 3-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980. - 383 с.

22. Гидравлика безнапорных и напорных потоков: Сб. науч. тр. /Московский гидромелиоративный институт; Редкол.: Голованов А.И.(гл. ред.) и др.. -М.: МГМИ, 1983. 147 с.

23. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учебник для вузов по специальности «Промышленное и гражданское строительство»./ Колицун В.И., Кедров B.C., Ласков Ю.М., Сафонов П.В. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1980. - 359 с.

24. Гидравлика и гидравлические машины: Учебное пособие по спец. «Механизация сельского хозяйства» /Ловкие З.В., Бердышев В.Е., Костюченко Э.В., Дейнега В.В. М.: Колос, 1995. - 303 с.

25. Гидравлика сооружений оросительных систем: (Сб. статей) / Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт; Редкол.: Степанов П.М.(отв. ред.) и др.. Новочеркасск: НИМИ, 1980. - 148 с.

26. Гидравлика сооружений оросительных систем: (Сб. статей) / Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт; Редкол.: Степанов П.М.(отв. ред.) и др.. Новочеркасск: НИМИ, 1982. - 243 с.

27. Гидравлические исследования гидравлических сооружений и трубопроводов/ Редкол.: Голованов А.И. (гл. ред.) и др.. М.: Изд. ИГМИ, 1985. — 134с.

28. Гидравлические расчеты систем орошения: Учеб. пособие / Степанов П.М., Скобельцын Ю.А., Овчаренко И.Х., Кузнецов Е.В. Новочеркасск: НИМИ, 1984.-105 с.

29. Глунцов Н.М. Применение удобрений в тепличном хозяйстве. М.: Московский рабочий, 1987. - 141 с.

30. Гобеев А.Б., Губер К.В. Орошение овощных культур дождеванием. М.: Россельхозиздат, 1980. - 72 с.

31. Голченко М.Г. Оросительные мелиорации: Учебное пособие для вузов по специальности «Гидромелиорация». — Минск: Высш. школа, 1989. —215 с.

32. ГОСТ 11623 89 Торф и продукты его переработки для сельского хозяйства. Методы определения обменной и активной кислотности.

33. ГОСТ 11.003-71 Равномерно распределённые случайные числа.

34. Древс М., Хольц И., Управление водным режимом овощных культур в теплицах / Перевод с немецкого Лебла Д.О., Шуничева С.И. М.: Колос, 1981. -37 с.

35. Ерохин Д. Домашняя гидропоника // Усадьба. -1994. №7 - 8. - С.36-37

36. Ермаков Е.И., Штрейс Р.И. Выращивание овощей без почвы. Л.: Лениздат, 1968.-110 с.

37. Ермаков Е.И., Мухин В.А., Ткачев М.В. По методу малообъемной агрегато-поники // Картофель и овощи. 1984. - № 10. — С.28 - 29

38. Жемойц А.А., Ващенко С.Ф. Технология возделывания овощей в защищенном грунте. М, 1972. - 56 с.43.3еленина М.В. Биологические особенности огурца и томата при гидропонном способе выращивания: Автореф. дис. доктора биологических наук.-Пермь, 1968.

39. Иванов Г.Я. Повышение эффективности технологического процесса производства овощей в светонепроницаемых гидропонных культивационных сооружениях: Автореф. дис. доктора технических наук.- Новосибирск, 1993.

40. Исаев А.П. и др. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов./ А.П. Исаев, Б.И. Сергеев, В.А. Дидур. М.: Агропромиздат, 1990.-400 с.

41. Киреев В.К., Кажуков В.Н., Мигачев Н.А., Горшков В.В. и др. Дипломное проектирование по механизации переработки продукции растениеводства: Учебное пособие. Рязань: Рязанская ГСХА, 2003. - 200 с.

42. Климов В.В. Использование и разработка автоматизированных устройств для подачи питательного раствора и обогрева сооружений под пленкой при выращивании овощных культур на искусственных средах: Автореф. дис канд. тех. н., Москва, 1965. 21с.

43. Климов В.В. Оборудование теплиц для подсобных и личных хозяйств. М., Энергоатомиздат, 1992.

44. Климов В.В. Определение энергетических характеристик опытно — промышленной теплицы при Каширской ГРЭС.//Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1994. - №3 - С. 160 -170

45. Корбут В.А. Механизация и автоматизация работ при выращивании растений на питательных растворах. М: Колос, 1963.

46. Кравцов С. А. Повысить эффективность тепличного овощеводства //Картофель и овощи. 2004. - № 1. - С. 10 - 11

47. Круглов А.С. Интенсификация и рентабельность овощеводства. Горький: Волго - Вятское книжное издательство, 1975. —144 с.

48. Крюковских Ю.А. Автоматизация оросительных станций // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1997. № 1. - С. 18-21

49. Кузлякина В.М., Свентицкая Д.В. Интенсификация технологии возделывания овощных культур в защищенном грунте. М.: ВНИИТЭИСХ, 1981-67 с.

50. Кузлякина В.М. Технология выращивания овощных культур на торфяных и минеральных субстратах (малообъемная гидропоника). М.: Агропомиздат, 1988.-79 с.

51. Кузнецов С.Г., Королев К.В. Новый способ эксплуатации тепличных поч-вогрунтов // Техника в сельском хозяйстве. 1999. - № 1. - С. 34 - 36

52. КургановА.М., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. Изд. 2-е, перераб. и доп. - JI.: Стройиз-дат, Ленингр. Отделение, 1978. - 424 с.

53. Курец В.К., Таланов А.В., Попов Э.Г. Влияние температуры и фотопериода на составляющие СО2 газообмена и накопление биомассы растением огурца // Физиология растений. - 1989. - том 36, вып. 1. - С. 49 - 56

54. Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник /Под ред. Б.Б.Шумакова. М.: Агропомиздат, 1990. - 415с.

55. Мелкодисперсное дождевание сельскохозяйственных культур: Учеб. пособие / Ю.А. Скобельцын, А.Д. Гумбаров, Г.А. Сенчуков и др. Краснодар: КСХИ, 1990. -126 с.

56. Мельников С.В., Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. — Ленинград: Колос, Ленинградское отделение, 1980. 168с.

57. Месяц В.К. Сельскохозяйственный энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1998.

58. Методические рекомендации по проведению опытов с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта //ВАСХНИЛ. М.;1976. -108 с.

59. Методические указания по проведению опытов и анализов растворов и субстратов при выращивании овощей гидропонным способом. М., 1974. - 47 с.

60. Микаелян Г.А., Краевая Н.И. Промышленная технология производства рассады овощных культур. М.: Колос, 1984. -143 с.

61. Микроклиматические основы тепличного овощеводства /Т. Муртазов, А. Шомом, Н. Гончарук и др.: Перевод с болгарского Е.С. Силаева; Предисловие Н.С. Гончарука. М.: Колос, 1982. -175 с.

62. Мураш И.Г. Аэропоника в теплицах. — М.: Московский рабочий. 1964. -96 с.

63. Налимов В.В. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей. М.: Металлургия, 1982. - 750с.

64. Овощеводство защищенного грунта / С.Ф. Ващенко, З.И. Чекунова, Н.И. Савинова и др.; Под ред. С.Ф. Ващенко. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1984.-272 с.

65. Оптимальное управление поливами при эксплуатации оросительных систем: (рекомендации). М.: Агропромиздат, 1990. - 31 с.

66. Основы автоматики и автоматизации гидромелиоративных систем: Учеб. пособие / Бочкарев Я.В., Коваленко П.И., Сергеева А.И. — М.: Колос, 1993. -284 с.74.0СТ 70.18.3 85 Гидропонные установки и оборудование, программы и методы испытаний.

67. Павлов В.Н., Швыкин А.И., Горбач А.П. Малообъемные технологии эффективны //Картофель и овощи 1990. № 1. - С.28 - 30

68. Патент на изобретение № 2021704 РФ, 5 А 01G 27/00 Устройство для полива растений / И.Ф. Анисимов, А.С. Прибыловский.

69. Патент на полезную модель № 30494 РФ, 7 A 01G 27/00 Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости / 1Я.В. Бочкарев|, Н.В. Целикина.

70. Плаксин В.Н. Исследование технологических процессов при выращивании овощей на гидропонике с непрерывной циркуляцией раствора: Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1968.-20 с.

71. Позднякова Р.А. Технология малообъемной гидропоники для выращивания овощных растений в теплицах //Гавриш 1997. - №1. - С.4-5

72. Попов Г.Ф., Шейнкин Ю.Г., Свентицкая Д.В. Оборудование и режимы работы при малообъемной гидропонике //Картофель и овощи. 1984.- № 10. -С.26-27

73. Практикум по гидравлике и гидромелиорации сельскохозяйственных процессов: Учеб. пособие / Э.В. Костюченко, В.И. Лаптев, Л.А. Холодок. -Минск: Уражай, 1991.-272 с.

74. Практикум по сельскохозяйственным мелиорациям /Под редакцией С.Ф. Аверьянова. М.: Колос, 1970. 344 с.

75. Практикум по почвоведению / Под редакцией Н.Ф. Ганжары. М.: Агрокон-салт, 2002.-280 с.

76. Практикум по экономике овощеводства, садоводства и виноградарства.: Учебное пособие для студентов вузов /под редакцией П.П. Макаренко. М.: Колос, 1973.-224 с.

77. Рекомендации технология приготовления и подачи питательного раствора в теплицах на малообъемной гидропонике / Под редакцией А.Г. Степкина. -М.: Росагропомиздат, 1988.-24 с.

78. Решение о выдаче патента на изобретение от 18.11.2002 по заявке №2002130873 РФ, 7 A 01G 25/02 Устройство для автоматической порционной выдачи жидкости / |Я.В. Бочкарев|, Н.В. Целикина.

79. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации систем капельного роошения в теплицах: / О.Е. Ясониди, В.А. Межевекин, B.C. Бор-щева. Новочеркасск, 1986. — 56 с.

80. Рябых Р.С., Байкова С.Н. Применение удобрений в овощеводстве защищенного грунта. -М.: Росагропромиздат, 1990. 60 с.

81. Савинова Н.И., Кравцова Г.М., Соколов И.С. Оборудование и автоматика для малообъемной гидропоники //Картофель и овощи. 1994. - №1. - С. 26

82. Самойленко Л.Э. Тепличным хозяйствам нужна реальная помощь // Картофель и овощи. 1999. - № 1. - С.8 - 9

83. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвидз и др.; Под ред. И.И. Куколевского и Л.Г. Подвидза. 4-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1981. -464с.

84. Свидетельство на полезную модель № 30493 РФ, 7 А 01G 25/02 Оросительное устройство / Я.В. Бочкарев), Н.В. Целикина.

85. Симитчиев X., Каназирска В., Милиев К. и др. Тепличное овощеводство на малообъёмной гидропонике. — М.: Агропромиздат, 1985. — 144 с.

86. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д. Системы капельного орошения: Учеб. пособие. Краснодар: КСХИ, 1985. -130 с.

87. Смагин Б.И. Определение частных показателей эффективности в аграрном производстве //Аграрная наука. 2003. -№2. - С. 7 - 8

88. Смирнов Н.А. Эффективность производства овощей в защищенном грунте. -М.: Знание, 1981.-64 с.

89. Советкина В.Е. Агротехнические основы производства томатов и огурцов в промышленных гидропонных теплицах (Центральные и Северо Западные районы СССР): Автореф. дис. докт. с.х. наук. — Ленинград-Пушкин, 1972.

90. Справочник бригадира овощевода защищенного грунта / Подготовил Г.И. Тараканов, В.Н. Леман, И.И. Бронштейн; Сост. Н.А. Смирнов. М: Рос-сельхозиздат, 1980. - 191 с.

91. Стасюкевич А.А, Томапшольский П.Н., Гордий Н.В. Теплицы с малообъемной гидропоникой // Картофель и овощию. 1988. - №1. - С. 40- 41

92. Тигранян Р.Э. Бытовая гидропонная установка с капельным питанием // Сад своими руками. 2000. - № 9. - С. 16 - 17

93. Тихомиров А.В., Черномурова Е.Ю. Анализ энергоемкости производства продукции защищенного грунта // Техника в сельском хозяйстве. — 2002. -№2.-С. 34-35

94. Троицкий A.M. Энергетическая эффективность облучательных установок защищенного грунта //Светотехника. 1996. - № 7. - С. 10 — 12

95. Федюнькин Д.В. Выращивание овощей на искусственной почве //Картофель и овощи. 1989. - №1. - С.44 - 45

96. Фоменко Т.Н. В агрофирме «Белая дача» // Защита растений. 1993. - № 7. - С. 10 - 11

97. Хмелевский М.И. Осваивайте малообъемную гидропонику на торфосме-сях //Картофель и овощи. 1994. - № 4, С.26 - 27

98. Хмелевский М.И. Переоборудование теплиц на малообъемную систему выращивания доступную каждому //Картофель и овощи. 1995. - № 1. -С.23-25

99. Хмелевский М.И. Малообъемная проточная система //Картофель и овощи. 1995. - № 3. - С. 6 - 7

100. Цимерман М.А. Механизация подготовки смеси для торфоперегнойных горшочков // Картофель и овощи. 1980. - № 2. - С. 18-19

101. Чугаев P.P. Гидравлика, (учебник для вузов). Л.: Энергия, 1975. - 600с.

102. Чечулин Л.Н. Особенности оценки экономической эффективности сельскохозяйственного производства // Экономика сельского хозяйства и перерабатывающих предприятий. 2003. - № 1. - С. 23 - 24

103. Шафронов А. Эффективность производства и факторы ее роста :Сельское хозяйство. //АПК: экономика, управление . 2003. - № 4. - С. 52 -58

104. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов по специальности «Гидромелиорация».:В 2 кн. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Энергоатомиз-дат, кн. 1.- 1991.-349 е.; кн. 2.-1991.-366 с.

105. Шумаков Б.Б., Бородычев В.В. Техника и технология аэрозольного орошения. М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1989. - 58 с.

106. Энергетический анализ производства овощей в теплицах /А.В. Тихомиров, Е.К. Маркелова, Е.Ю. Черномурова //Достижения науки и техники АПК.-2002.-№9.-С. 7-9

107. Bohme М. Mineralwolle fur die Anzucht und Produktion von Gemuse und Zierpflanzen//Baustoffmdustrie, 1987. №4. -p. 125 -127

108. Cooper A.J. Nutrient film technigue. A.R. Glosshause Crops. Res. Inst. - Lit-tlehampton, 1975. -h. 81-82

109. Flatcher J. Grower, 1987, vol. 107, № 2. Horticultural now. - p. 9 -10

110. Goes T. Drukke wekem tussen laatste pluk en nieuwe teelt// Tuinderij, 1983. -№21. -p.24-27

111. Lips S.H. Salimity and nitrate uptake and metabolism Abstracts// Intern Symp on mineral nutrition of plants, 1983 p. 23.

112. Salzer E.H. Pflanzen wachsen ohne Erde . Franckhsche Verlags handlung Stuttgart-1960.-160 p.

113. Syrowatka T. Wasser- und Nahrstoffversorgung //Gartnerborse Gartenwelt -1982.- №11-s.238-240

114. Van der Post. Acta Horticultural, 1968. - №7. - h. 138 - 144