立体式育苗装置的制作方法

本发明涉及农业设施，具体涉及立体式育苗装置。

背景技术：

1、远洋船舶航行周期较长，新鲜蔬菜的储存时间有限，为改善船员长期航行期间的新鲜蔬菜供应条件，可在船舱内设置多层式水培育苗架。常规水培育苗架通常在架体上分层布置育苗槽或育苗盘，通过水泵将储液箱中的营养液输送至各层育苗槽，使营养液与植物根系接触，并配合补光、通风等设施维持植物生长。船舶在航行过程中会受到波浪作用而产生横摇、纵摇和垂荡，架体及育苗槽随船体发生周期性倾斜和加速度变化，育苗槽内的营养液容易出现明显晃荡。

2、授权公告号为cn112790031b的中国专利文件公开了半夏水培高产育苗的方法及装置，其育苗装置为立体多层循环培养装置，包括水培架、营养液箱、水培槽、营养液循环组件、led灯和时控开关；营养液循环组件包括潜水泵、输液管网和回流管网，潜水泵将营养液箱内的营养液输送至各水培槽，回流管网收集水培槽排出的营养液并使其回到营养液箱。该结构能够在有限空间内形成多层水培区域，并通过营养液循环向各层植物根系持续供给水分和养分。

3、然而，现有多层水培育苗架主要按照陆地静止环境设计，育苗槽通常固定安装在架体上，槽内需要保留一定深度的营养液。当育苗架随船体发生横摇、纵摇或垂荡时，营养液会在槽内往复冲击并从槽口、种植孔或管路连接位置飞溅、溢出，不仅造成营养液损失和船舱污染，还可能使下层补光灯、电源线及控制部件受潮。较大的液体惯性还会增加育苗槽的摆动载荷，使育苗盘、定植件或幼苗发生跳动和脱出。仅依靠提高槽壁或减少初始液量，难以同时满足正常航行时根系持续供液与剧烈晃动时快速降低槽内液量的要求，而且需要船员频繁补液、清理积水和扶正幼苗。因此，需要能够适应船舶运动状态，并在正常供液与晃动防溢状态之间自动转换的育苗架。

技术实现思路

1、本发明提供立体式育苗装置，旨在解决现有水培育苗架应用于船舶环境时，育苗槽内营养液容易在船体晃动过程中飞溅、溢出，并造成幼苗、育苗基质或定植件跳动脱出的问题。

2、立体式育苗装置，包括架体以及沿架体高度方向设置的多个育苗单元，各育苗单元均包括育苗槽和活动设置在育苗槽内的溢水板，溢水板上开设有种植孔和通风孔，育苗槽与架体转动连接；架体底部设置有储液箱，储液箱通过供液组件与各育苗槽连通；各育苗槽均设置有与回液管道连通的回液口；架体上还设置有快速回水组件和两个晃动触发组件，快速回水组件包括两个容积可变且均具有吸液口和出液口的抽吸件，回液管道经第一单向阀与分流端连通，分流端分别与两个吸液口以及通向储液箱的常态回液支路连通，两个出液口通过汇流管道与储液箱连通；两个晃动触发组件分别与两个抽吸件连接，用于在架体晃动时带动对应抽吸件改变容积，使育苗槽内的营养液经回液管道、抽吸件和汇流管道回到储液箱，并使溢水板随育苗槽内液位下降而向下移动。

3、其效果在于：储液箱通过供液组件向多个育苗槽统一输送营养液，营养液流经根系区域后由回液口进入回液管道。架体处于平稳状态时，营养液能够经分流端所连接的常态回液支路返回储液箱，从而在各层育苗槽与储液箱之间形成连续循环，持续更新根系周围的营养液。架体发生晃动时，两个晃动触发组件分别驱动对应抽吸件改变容积，抽吸件容积增大时经吸液口从回液管道吸取营养液，容积减小时将内部营养液经出液口和汇流管道送回储液箱，使育苗槽内的营养液沿快速回水路径排出。随着槽内液位降低，溢水板向下移动，对植物根系、育苗基质或定植件形成限位，同时减小育苗槽内可自由晃荡的液体量；育苗槽与架体转动连接，在架体倾斜时能够相对摆动，降低槽内营养液向外飞溅以及育苗单元发生倾覆、脱出的概率。通过常态回液路径与快速回水路径的配合，可使育苗架兼顾平稳状态下的持续育苗和晃动状态下的防溢保护。

4、优选的，供液组件包括供液泵、供液管和多个进液支管，供液泵的进液端与储液箱连通，供液泵的出液端通过供液管分别与多个进液支管连通，各进液支管分别与对应的育苗槽连通。其效果在于：供液泵能够将位于架体底部的营养液向上输送，供液管形成沿架体高度方向延伸的共用输送通道，各进液支管分别向对应育苗槽分配营养液，使多个育苗单元能够共用储液箱和供液泵，减少泵体数量和管路占用空间，并便于对各层供液状态进行统一调节和维护。

5、优选的，供液组件还包括设置在供液管或进液支管上的流量调节机构，流量调节机构用于在架体晃动时借助节流件的惯性位移减小进入育苗槽的营养液流量。其效果在于：架体晃动时，流量调节机构中的节流件因惯性相对于供液管或进液支管发生位移，使流量调节机构的有效过流面积减小，从而降低供液组件向育苗槽输送营养液的流量，避免持续补液抵消快速回水组件的回水作用，使育苗槽内液位能够更快下降。节流件的位移量随架体晃动程度变化，流量调节机构在减小供液量的同时仍可保留部分过流能力，使少量营养液进入育苗槽并维持根系湿润。

6、优选的，流量调节机构包括壳体、活动设置在壳体内的节流件以及连接在节流件与壳体之间的弹性复位件，壳体内形成与供液管或进液支管连通的过液通道，节流件上设置有过液孔；架体处于平稳状态时，过液孔与过液通道同轴，架体晃动时，节流件受惯性作用相对于过液通道移动，使过液孔与过液通道相互错开以减小有效流通面积。其效果在于：船舶平稳航行时，弹性复位件将节流件保持在居中位置，过液孔与过液通道同轴，营养液以正常流量通过；船舶发生摇晃时，壳体随架体同步运动，而节流件因惯性相对于壳体发生位移，使过液孔与过液通道逐渐错开，供液流量随错开量增大而减小。船舶恢复平稳后，弹性复位件推动节流件自动复位，无需外部传动结构、电控阀或传感器即可完成供液状态切换。

7、优选的，回液管道位于分流端上游的位置设置有第一单向阀，分流端与储液箱连通的常态回液支路设置有第二单向阀，汇流管道与储液箱连通处设置有第三单向阀；第一单向阀用于允许营养液由育苗槽流向分流端，第二单向阀用于允许营养液由分流端流向储液箱，第三单向阀用于允许营养液由汇流管道流向储液箱。其效果在于：正常循环时，第一单向阀和第二单向阀依次开启，使营养液经常态回液支路返回储液箱；两个抽吸件的总容积增大时，分流端压力降低，第一单向阀开启，第二单向阀和第三单向阀关闭，营养液进入抽吸件；两个抽吸件的总容积减小时，第一单向阀关闭，第三单向阀开启，使抽吸件内的营养液经汇流管道排入储液箱。通过将常态回液支路与快速回水支路并联设置，同一回液管道既能维持平稳状态下的连续循环，又能在晃动状态下利用抽吸件提高回液速度。

8、优选的，两个抽吸件均为弹性气囊或波纹囊，两个晃动触发组件均包括移动重物、导向件和复位弹簧，抽吸件的一端与架体底部的箱体连接，另一端与移动重物连接；导向件为伸缩杆，伸缩杆的两端分别与箱体和移动重物连接，复位弹簧套设在伸缩杆上或连接在箱体与移动重物之间。其效果在于：伸缩杆限定移动重物相对于箱体的运动方向，同时支撑移动重物并避免其发生偏斜；移动重物产生惯性位移时直接带动抽吸件伸长或压缩，能够缩短动作传递路径并减少动作迟滞。复位弹簧在移动重物偏离初始位置后提供复位力，使移动重物和抽吸件能够随船体的往复运动连续完成扩容与缩容。

9、优选的，两个晃动触发组件中的一个导向件沿横向设置，以使对应移动重物沿横向移动，另一个导向件沿竖向设置，以使对应移动重物沿竖向移动。其效果在于：横向伸缩的导向件能够使对应移动重物对船体横摇或横向加速度作出响应，竖向伸缩的导向件能够使对应移动重物对船体垂荡及竖向加速度作出响应，两个移动重物分别直接驱动对应抽吸件，使快速回水组件在不同波浪方向和船舶姿态变化下均能够产生泵送动作。

10、优选的，溢水板沿育苗槽的高度方向活动设置，溢水板与育苗槽之间形成供营养液流动的根系容纳空间，溢水板能够在营养液的浮力作用下向上移动，并在育苗槽内液位降低时依靠自身重力向下移动，以对植物根系、育苗基质或定植件进行限位。其效果在于：正常供液时，溢水板随液位升高而上浮，为根系提供较大的生长和过液空间；快速回水时，溢水板随液位降低而下移，缩小根系容纳空间并限制根系、基质及定植件的跳动范围，同时降低育苗单元的重心。通风孔能够在板体下降后继续保持气体流通，避免根系区域被完全封闭。

11、优选的，架体的两侧设置有多个沿高度方向间隔分布的安装位，安装位为贯穿架体对应侧部的通孔，育苗槽的两端分别设置有螺纹连接部，转动支承件由架体外侧插入对应安装位内并与螺纹连接部螺纹连接，以调节相邻育苗单元之间的高度间距。其效果在于：转动支承件穿过安装位后与育苗槽螺纹连接，既能够对育苗槽形成轴向限位，又能够作为育苗槽相对架体摆动的转动支点；拆下转动支承件并选择另一高度的安装位重新连接，即可根据种苗种类、株高和补光距离调整各层间距，同时简化育苗槽与架体之间的安装结构。

12、优选的，育苗槽的进液口通过柔性管道与供液组件连通，回液口通过柔性管道与回液管道连通，育苗槽绕其与架体的转动连接位置摆动时，柔性管道随育苗槽发生弯曲变形，以保持育苗槽与储液箱之间的液路连通。其效果在于：柔性管道能够吸收育苗槽与架体之间的相对角位移，避免刚性管路限制育苗槽摆动或在连接口处产生较大弯矩；进液和回液均通过柔性连接完成，管道预留的弯曲余量还能够缓冲架体振动，降低接头松脱、开裂及漏液风险。

13、采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

14、1、供液泵在正常状态下将储液箱内的营养液输送至各层育苗槽，营养液缓慢流经根系后回到储液箱，能够持续更新根系附近的水体并带入溶解氧，减少营养液长期静置造成的缺氧和烂根。

15、2、船体受到较大的横向或竖向加速度时，横向和竖向移动重物分别沿对应的伸缩杆产生惯性位移，移动重物直接拉伸或压缩对应抽吸件；第一单向阀限定回液管道向分流端的流向，第二单向阀限定常态回液支路向储液箱的流向，第三单向阀限定汇流管道向储液箱的流向。平稳状态下，营养液经常态回液支路循环；晃动状态下，两个抽吸件的总容积变化在第一单向阀和第三单向阀配合下形成快速回水，减少自由液面晃荡、槽口飞溅和船舱积液。

16、3、船体晃动时，节流件在惯性作用下相对于过液通道发生位移，使过液孔与过液通道错开并减小供液量，避免正常供液与快速回水相互抵消；过液孔与过液通道未完全错开时，少量营养液仍可进入育苗槽，使根系在长时间风浪过程中保持湿润。

17、4、溢水板能够随育苗槽内的液位上下移动，正常状态下上浮以提供根系生长空间，液位下降时依靠自身重力下移，对根系、育苗基质或定植件形成限位，并降低育苗槽的整体重心，减少幼苗脱出和育苗槽倾覆风险。

18、5、育苗槽两端的转动支承件分别穿过架体上的安装位并与育苗槽螺纹连接，使育苗槽能够绕转动支承件相对架体摆动并趋向保持水平；转动支承件还可从不同高度的安装位中拆装，以调节相邻育苗单元的间距，柔性管道随育苗槽弯曲，既保持液路连通，又降低连接口受力和漏液概率。

19、6、两个晃动触发组件分别对横向运动和竖向运动作出响应，抽吸件和伸缩杆的两端均直接连接箱体与移动重物，结构紧凑且动作响应直接；两个抽吸件的吸液口并联于分流端，出液口汇入汇流管道，常态回液支路与快速回水支路相互配合，使育苗架在复杂海况下仍能保持稳定回液。