авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Ерохин, Алексей Николаевич Оптимизация системы освещения растений для ...»

-- [ Страница 3 ] --

Вентиляция осуществляется с помощью одного приточного и одного вьггяжного вентилятора. Приточный вентилятор подаёт воздух из окружающего помещения в полую перфорированную трубу (6), служащую осью вращения блока корневых модулей.

Вытяжка воздуха происходит через два спиральной формы перфорированных трубопровода, проложенных вдоль стыков цилиндрического наружного кожуха и торцевых стенок ростовой камеры. Скорость воздушных потоков в зоне размещения растений при максимальной интенсивности вентиляции не превышает 0,4 м/с.

Рис. 3.13. Фото светящейся панели с красными и синими светодиодами для блока освещения "Фитоконвейера" Регулирование температуры и влажности в оранжерее осуществляется за счет автоматического изменения интенсивности вентиляции вегетационной камеры системой контроля и управления по сигналу датчиков температуры и относительной влажности воздуха. Па входном патрубке приточного вентилятора и на выходном патрубке вытяжного вентилятора могут быть установлены фильтры очистки воздуха.

3.4. Испытания разработанной системы освещения. Результаты вегетационных опытов по выращиванию салатных культур в цилиндрических оранжереях со светильниками на светодиодах.

Технические испытания изготовленных световых панелей со светодиодами проводили в лабораторном помещении, изолированном от солнечного света. Световые панели работали непрерывно в течение 800 часов без заметного изменения характеристик.

Измеренная на уровне верхней границы посева плотность потока фотонов составила 350±45 мкмоль-м'^-с"', при потребляемой мощности 385 Вт. Измерения ИПФ проводились фотометром LI-250 (производитель LI-COR Inc., USA). Мощность электропотребления красных светодиодов составила~290 Вт, а синих ~95 Вт. При новыщении тока питания до 30 мА на красных светодиодах и 33 мА на синих, суммарное значение ППФ на расстоянии 4 см от светодиодов составило 457±50 мкмоль-м'^-с''. Результаты испытаний показали, что разработанный светильник соответствует основным требованиям, заложе1Н1ым при его проектировании, и может обеспечить проведение вегетационных опытов с конвейерными посевами растений в щироком диапазоне ППФ внлоть до 350-400. мкмоль-м'^-с"' В процессе испытаний были также проведены синхронные опыты но сравнению роста и развития пекинской капусты при освещении посевов комбинированным светом от красных (660 нм) и синих (470 им) светодиодов и нри освещении люминесцентными лампами белого света в контрольном посеве. В первом опыте суммарная плотность потока фотосинтетически активных фотонов на уровне верхних листьев в обоих вариантах составила 115±15 мкМоль/(м^-с) нри соотнощении мощностей красного и синего световых потоков в светодиодном светильнике было равно 4:1;

во втором оныте суммарная ППФ составила 300±25 мкмоль-м'^-с'' нри соотнощении мощностей красного и синего световых нотоков 9:1. В нервом оныте растения выращивали на двух пористых керамических трубках длиной 36 см и диаметром 22 мм с диаметром пор 4 - 1 0 мкм, в количестве растений на трубку;

во втором опыте растения росли на трех металлокерамических трубках длиной 58 см и диаметром 16 мм, с диаметром пор 1 0 - 1 5 мкм, в количестве растений на трубку. Пористые трубки были обернуты слоем ионообменного волокнистого почвозаменителя БИОНА-В толщиной 0,2 см и снабжены свето-водонепроницаемыми чехлами с продольными щелями для посадки семян. Каиодая трубка была соединена с сосудом Мариотта, из которого поступал питательный раствор нри стабилизированном водном потенциале, так что на уровне оси трубок он составлял -1,0 кПа. Растения в обоих опытах выращивали при непрерывном освещенин, на питательном растворе Чеснокова с добавлением микроэлементов по Хогланду. Температура и относительная влажность воздуха составили 27±2 ОС и 24±3 %, в первом опыте и, соответственно, 28±1 ОС и 40±5 % - во втором. На 30-й день экспозиции у вегетирующих растений измеряли интенсивность фотосинтеза и дыхания, а также урожай и биохимический состав листьев. Кроме того, в первом опыте, на 15-й день вегетации убирали по 4 растения с каждой трубки для оценки их устойчивости к патогенной (серая гниль) и условно патогенной (мукор) микрофлоре.

Листья растений заражали чистой культурой патогена в чашках Петри, поставленных под соответствующие светильники. По истечении 7 дней оценивали суммарную площадь пораженных участков и характер развития патогена. Па рис. 3.14, А и Б, показаны посевы пекинской капусты в описанных установках.

А) Б) Рис. 3.14, 30-дневные посевы пекинской капусты, выращенные на пористых трубках под красно-синим светодиодным светильником (А) и под люминесцентными лампами (Б) при плотпости потока фотонов 115 мкмоль-м -с" Результаты онытов показали, что растения, выращенные под светодиодным светильником, практически не отличались от контрольных растений по продуктивности, а также доле съедобной биомассы в общей массе растения (табл. 3.3). Увеличение ППФ в 2,6 раза привело к увеличению продуктивпости посевов в расчете па единицу светящей поверхности светильника в 2,1 и 2,3 раза для контрольного и опытпого посевов, соответствепно. В первом опыте листья опытного варианта отличались более высокой интенсивностью дыхания и брутто-фотосинтеза, однако интенсивность нетто-фотосинтеза в обоих вариантах была практически одинакова.

Биохимический анализ позволил сделать вывод, что побеги растепий, выращенных под люминесцентными лампами и светодиодами, пе отличались по содержапию хлорофилла, каротина (провитамина А) и клетчатки (табл. 3.4).

Таблица 3. Показатели продуктивности 30-дневных растепий пекинской капусты при выращивапии их под люминесцентными лампами и светодиодами свето диоды люминесцентные лампы Показатели растепий 300 115 мкмоль-м'^-с'' мкмоль-м' -с'' мкмоль-м'^-с"' мкмоль-м"^-с'' Сырая съедобпая 398 828 373 масса посева, г Удельная 3,9 8,2 8, 3, продуктивность, кг/м^ светящей поверхпости Доля съедобпой 98 85 биомассы в общей массе растений, % Содержание сухих 6± 8+1 5±1 6± веществ в побегах, % Таблица 3. Биохимический состав листьев 30-дневных растений пекипской капусты, выращенных под люминесцентными ламнами и светодиодами Источник освещения Показатели растений люминесцентные ламны светодиоды Хлорофилл, мг/г сырой массы 0,66+0,15 0,63±0, Каротииоиды, мг/г сырой массы 0,10+0,02 0,10±0, Нитраты, мг/г сырой массы 10,9±2,5 14,3+2, Представленные данные свидетельствуют, что ни урожай, ни биохимический состав биомассы растений, выращенных нод светодиодным светильником, не нретернели заметных изменений но сравнению с растениями, освещаемыми люминесцентными лампами белого света, традиционно иснользуемыми в известных КО.

В результате онисанных онытов обнаружилось также, что выращивание растений нод светодиодами нри ППФ, равной 115±15 мкмоль-м'^-с'' и нри соотнощении мощностей красного и синего световых нотоков 4:1 нривело к значительному новыщению устойчивости растений к натогенной и условно патогенной микрофлоре. Площадь пораженных листьев опытных растений на 7-й день после заражения была меньще по сравнению с контролем в 5 раз при заражении мукором и в 9 раз - при заражении серой гпилью. При этом на листьях растений, выращенных под светодиодным светильником, наблюдали образование некротических зон в местах заражения, препятствующих дальнейщему развитию патогена. Напротив, па листьях контрольных растений наблюдали быстрое развитие и достаточно активное споронощение патогенных грибов. Таким образом, проделанные опыты продемонстрировали благоприятное воздействие выбранных источников света на устойчивость растений к болезням, что явилось донолнительным подтверждением правильности выбора светодиодных светильников для разработанных оранжерейных установок "Фитоцикл СД", "Фитоконвейер".

Для уточнения продуктивности зеленных посевов под свтодиодными светильниками были проведены опыты по выращиванию 3-х видов листовой капусты в цилиндрической оранжерее "Фитоцикл-СД" длительностью до 90 суток. В течение 1-й вегетации в оранжерее выращивали пекипскую капусту, сорт Хибинская. Во 2-й вегетации, помимо пекипской капусты, выращивали два сорта китайской капусты, рекомендованных специалистами ВНИИ семеноводства овощных культур за высокое содержание витаминов: Ласточка (сортотип нак-чой) и Веснянка. Культуры выращивали как в монопосевах (каждый КМ оранжереи засевали семенами какой-либо одной культуры), так и в поливидовых посевах (каждый КМ засевали семенами всех трех культур). Растения выращивали в щтатных корневых модулях (КМ) с трапециевидным сечением, занолненных вертнкально ориентированнымн слоями синтетического ионообменного волокнистого ночвозаменителя БИОНА-М. Почвозаменитель в КМ заменяли на свежий после каждой вегетации. Условия выращивания растений в 1-й и 2-й вегетациях, соответственно, были следующими: темнература воздуха 27±1 °С и 29±2 "С, относительная влажность воздуха 54+2 % н 28±1 %, ППФ на уровне верхних листьев 340±40 мкмоль-м" -с'' и 220±20 мкмоль-м'^-с'', соответственно.

В качестве минеральной добавки к солям, содержащимся в ночвозаменителе, в 1-й вегетации иснользовали медленно действующее удобрение "Осмокот" в дозе 29 г. на КМ, которое вноснлн одновременно во все КМ неред запуском оранжереи, во 2-й вегетации - нитательный раствор Чеснокова в дозе 0,5 нормы. Длительность щага конвейера составила 3 суток, В ходе 1-й вегетации определяли массу растений в посевах с 4-го по 10-й щаг конвейера, в возрасте от 20 до 30 суток с интервалом 3 суток для уточнения динамики массы нобегов в оранжерее в зависимости от возраста растений. В ходе 2-й вегетации растения убирали только на 10-м щаге конвейера в возрасте 30 суток. При уборке растений определяли долю хозяйственно полезной биомассы в общей массе побегов (Кхоз), а также содержание аскорбиновой кислоты, каротиноидов, клетчатки и нитратов.

Данные но возрастной динамике массы побегов и биохимическому составу листьев представлены в таблицах 3.5-3. Как видно из приведенных данных, продуктивность посева, как но съедобной биомассе, так и но количеству витаминов, нолучаемых с носева, была максимальной у 30 дневных растений, при этом увеличение исследованных параметров в процессе роста растений было близко к экспоненциальному.

Таблица 3. Продуктивность и качество носевов пекинской капусты в оранжерее "Фитоцикл-СД" в зависимости от возраста растений Возраст растений, дни Показатели 9 15 18 21 24 растений 6,2 22,6 54 134 201 1, Сырая съедобная масса посева, г Кхоз, % 71 ± 7 90 ± 1 88 ± 5 93 ± 2 96 ± 1 93 ± 95 ± 2 94 ± Высота побега, см 6 + 4±1 6±1 17± 12±3 13±2 14 + 5 18 + Содержание 7,2 7,0 6, 7,3 6, 7,4 7,3 5, сухих веществ в побегах, % Аскорбиновая - - - 79 195 кислота, мг/носев Каротин, мг/посев - - - 7,8 15,5 22,1 41,2 68, Клетчатка, г/посев - - - 9, 5,2 19,3 53 Нитраты, мг/100г - - - 120 140 190 80 сырой массы Таблица 3. Средние показатели продуктивности и биохимического состава биомассы зеленных растений, выращенных в конвейерной оранжерее "Фитоцикл-СД" в 1-й вегетации Среднее число растений в посеве, щт. 7± Средний урожай съедобной массы, г 474 ± К хоз, % 94 ± Содержание сухих веществ, % 6± Аскорбиновая кислота, мг/100 г сырой массы 84 ± Каротин, мг/100 г сырой массы 10,8 ±2, Клетчатка, г/100 г сырой массы 4,2 ±1, Таблица 3. Средние показатели продуктивности и биохимического состава биомассы зеленных растений, выращенных в конвейерной оранжерее "Фитоцикл-СД" во 2-й вегетации Китайская Многовид Показатели Пекинская Китайская овой кануста. кануста. капуста.

посев сорт сорт сорт Хибинская Ласточка Веснянка Среднее число растений в 9±4 14 ±5 20 ±3 19± посеве, щт Средний урожай съедобной 360 ±120 83 ±42 435 ± 369 ± массы, г Кхоз, % 96 ±2 96 ±1 93 ±1 96 ± Содержание сухих веществ, % 6,8 ±1,2 8,0 ± 0,2 6,7 ± 0. Аскорбиновая кислота, 500 ±167 91 ±46 391±31 513 ± мг/посев Каротип, мг/посев 22 ± 51 ±17 76 ± 6 83 ± Продуктивность пекинской капусты в 30-дневном возрасте была во 2-й вегетации па 27 % ниже, чем в первой вегетации, вследствие более низкой ППФ от светодиодов: вместо 340 мкмоль-м"^-с"'. Вместе с тем не было отмечено значимого снижения в содержании витаминов и балластных веществ в получаемой продукции. Одновременное выращивание разных культур в оранжерее и даже в одном КМ не оказало негативного влияния на продуктивность и биохимический состав растений. Практически все показатели многовидового посева были даже несколько выще но сравнению с монопосевами исследованных культур (таблица 3.8).

В целом, проведенные опыты показали, что у всех 3-х исследованных сортов капусты, выращенных под разработанным нами светильником с красными и синими светодиодами, содержание витаминов в биомассе соответствовало норме.

Среди выбранных культур наилучщие показатели были у китайской капусты, сорт Веснянка. Пекинская капуста, сорт Хибинская, была близка к пей но нродуктивности и биохимическим показателям, а показатели китайской капусты, сорт Ласточка, были значительно ниже, что объясняется, видимо, ее нозднеснелостью. Данные по вкладу отдельных культур в продуктивпость многовидового посева представлены в таблице 3.9.

Таблица 3. Сравнительная оценка продуктивности листовых культур в многовидовом и моновидовом посевах в расчете на 0,1 м длины корневого модуля Китайская Китайская Пекинская капуста, сорт Посев капуста, сорт капуста, сорт Показатели Веснянка Хибинская Ласточка Сырая съедобная 82 ± 80 ±26 18± монопосев масса, г/посев полипосев 33 ±20 150 ± 108 ± Аскорбиновая 87 ± 111 ±37 20 ± мононосев кислота, мг/носев полипосев 141 ±36 39 ± 9 165 ± Каротин, мг/посев 5± 11±4 17± мононосев полипосев 9± 15±3 31± Таблица 3. Вклад отдельных культур в продуктивность многовидового посева, % Показатели Пекинская Китайская Китайская капуста, сорт капуста, сорт капуста, сорт Хибинская Ласточка Веснянка 35 Сырая съедобная масса 41 11 Аскорбиновая кислота 27 17 Каротин Согласно расчетам, проведенным для многовидового посева, выращивание растений в оранжерее "Фитоцикл-СД" нозволяет заметно улучшить рацион экипажей пилотируемых космических объектов (табл. 3.10), однако испытанный набор культур не является, по-видимому, оптимальным с точки зрения максимизации вклада получаемой продукции в рацион.

Таблица 3. Продуктивность оранжереи "Фитоцикл-СД" по витаминам Аскорбиновая Каротин, кислота, Вещество мг/посев мг/посев Доля от суточной потребности 57 153* экипажа из 2 человек, % Доля от суточной потребности 29 77* экипажа из 2 человек ira стационарном этапе полета, % Прим. Доля от суточной потребности экипажа рассчитана с учетом ретинолового эквивалента, учитывающего сумму ретинола в продукте и ретинола, образующегося в организме из Р-каротина.

В целом, материалы гл.З свидетельствуют о том, что конвейерная цилиндрическая оранжерея с системой освещения на базе светоизлучающих диодов может обеспечивать высокую удельную производительность по целевому для салатной космической оранжереи продукту на потреблённые ею ресурсы. Это позволяет рекомендовать предложенную методику оптимизации системы освещения для разработки космической салатной оранжереи для СЖО Международной космической станции. В частности, эта методика в настоящее время используется нри разработке вегетационной апнаратуры "Витацикл-Т" для проведения одноимённого технологического космического эксперимента на российском сегменте МКС, Основные результаты и выводы.

Полученные результаты:

1. Разработана модель фотосинтетической продуктивности самораздвигающихся посевов зеленных растений в конвейерной цилиндрической оранжерее. На основе модели создана методика оптимизации светового режима в оранжереях такого типа с учетом ограничений на потребляемые ресурсы и производительность установки 2. Модель реализована в виде комплекса компьютерных программ в операционной среде MATLAB 6.5. позволяющего рассчитывать зависимости абсолютной и удельной продуктивности оранжереи от конструктивных параметров и режимов культивирования в области интенсивностей освещения от 90 до 350 мкмоль м-2-с 1.

3. С использованием разработанной модели:

• проведена оптимизация светового режима для прототипа конвейерной цилиндрической салатной космической оранжереи «Фитоконвейер».

• разработаны рекомендации для проектирования блока освещения аппаратуры «Витацикл Т» для проведения одноименного космического эксперимента на Российском сегменте МКС.

• получена количественная оценка повыщения абсолютной и удельной продуктивности за счет фактора самораздвижения растений на выпуклой цилиндрической посадочной поверхности.

4. Разработаны и испытаны блоки освещения на светодиодах для прототипов цилиндрических космических оранжерей «Фитоцикл СД» и «Фитоконвейер»

создающие освещенность посева до 350 мкмоль-м-2--с-1 с неоднородностью но поверхности светильника не превыщающей ±15%.

Выводы:

1. Оптимальный режим освещения для цилиндрической конвейерной оранжереи с посевом салатных растений по критерию максимума удельной продуктивности зависит от выделенных па оранжерею бортовых ресурсов и требуемой производительности. Для проектируемой космической орапжереи «Витацикл Т» для российского сегмента МКС может быть рекомендовано круглосуточное освещение с интенсивностью 300-350 мкмоль-м-2-c-l при продолжительности товарной вегетации 24-25 дней..

2. Для оснащения светильника вегетационной камеры цилиндрической формы онтимально использовать светоизлучающие диоды углом излучения от 50° до 90°. При этом создается максимально высокая освещенность в объеме вегетационной камеры.

3. Повышение продуктивности посевов растений за счет концентрации светового потока в конвейерной салатной оранжерее цилиндрической компоновки, а также за счёт самораздвижения растений на выпуклой цилиндрической посадочной поверхности, составляет до 30%.

4. Экспериментально подтверждено, что излучение светодиодов, состоящее из двух спектральных компонент - основной красной с максимумом в области длин волн 650-670 нм и дополнительной коротковолновой с длиной волны 460 480 нм в количестве около 10% позволяет выращивать здоровые растения пекинской капусты с полноценной по биохимическому составу биомассой.

Список цитированных литературных источников 1. Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Смолянина CO., Ерохин А.Н. Космические оранжереи: настоящее и будущее. М. 0 0 0 Фирма «Слово», 2005. 367 с.

2. Беркович Ю.А. Разработка и оптимизация проектных параметров космических оранжерей. Диссертация на соискание з^еной степени доктора технических наук, Москва, 2000.

3. Беркович Ю.А., Корбут В.Л., Павловский В.И. Оранжереи с криволинейной посадочной поверхностью. Космическая и авиакосмическая медицина, 1985, № 6, стр. 77-80.

4. Васильев А.А., Теоретическая биология, МФТИ (ГУ), Москва, 2002.

5. Генкель П.А. Физиология растений, Москва, «Просвещение», 1975.

6. Гудриаан Дж. Моделирование роста и продуктивности сельскохозяйственных культур. Сб. под ред. Пеннинга де Фриза Ф.В.Т. и Ван Лаара Х.Х. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1986 г.

7. Ерохин А.Н., Беркович Ю.А. Анализ характеристик салатной космической оранжереи с блоком освещения на светоизлучающих диодах. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2005, т.39. Ко 1, стр. 36 - 43.

8. Менькин Е.В., Анализ эффективности технологий и синтез технологической структуры СЖО экипажей космических летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н, Москва, 9. Меркис А.И. Сила тяжести в процессах роста растений. М. "Наука". 1990, 185 с.

10. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. «Наука», Москва, 1981,.

196 с.

11. Полевой В.В. Физиология растений, М., "Высщая щкола", 1989.

12. Росс Ю. К. Радиационный режим и архитектоника растительного нокрова. Л., 1975.

13. Смирнов Н.А. (ред) Справочник бригадира-овощевода защищенного грунта. М., 1980.

14. Тимирязев К.А. Жизнь растений. 1878.

15. ТихомировА.А. Фотобиофизика, Красноярск, 2002.

16. Тихомиров А.А., Шарупич П.В., Лисовский Г.М., Светокультура растений.

Издательство СО РАН, Новосибирск, 2000.

П.Трофимов Ю.В. Светодиодная элементная база - некоторые особенности и проблемы применения в дисплейных технологиях. «Электронные компоненты»

№1, стр. 28-33, 18. Трофимов Ю.В. Полупроводниковые светодиоды - новые сферы применения и тенденции развития рынка. «Электронные компоненты» №3, стр. 1-5, 19. Хит О. Фотосинтез. М., "Мир", 1972.

20. Чмора С.Н. Зависимость световых кривых фотосинтеза от внешних и внутренних факторов.

Автореферат дисс. На соиск. уч. степ, к.б.н., Москва, ИФР АН СССР, 1967.

21.Barta D.J., Tibbitts T.W., BulaR.J., MorrowR.C. Evaluation of light emitting diode characteristics for a space-based plant irradiation source. Adv. Space Res. Vol. 12, No.5, pp.141-149, 22. Berkovich Yu. A., ICrivobok N. M., Sinyak Yu. E., Smolyanina S. O., GrigorievYu. I., Romanov S. Yu., Guissenberg A. S. Developing a vitamin greenhousefor the life support system of the international space station and for future inteфIanetarymissions. Adv.

Space Res. 2004a. Vol. 34, pp. 1552-1557.

23. Berkovich Yu. A., Krivobok N. M., Sinyak Yu. E. Project of conveyer-type space greenhouse for cosmonauts supply with vitamin greenary. Adv. Space Res..Vol. 22. No.

10, 1998 a, pp. 1401-1405.

24. Berkovich Yu. A., Smolyanina S. O., Krivobok N. M., Krivobok S. M. A Comparison of Root Module Designs Relative to Wheat Growth and Development: Defining the requirements for a Space Based Plant Culture System. 2000b. SAE Technical paper.

2000-01-2508.

25. Berkovich Yu. A. Evaluation of planting surfaces for crop production in microgravity.

Adv. Space Res. Vol. 26, No.2, 2000. Pp. 271-279.

26. Berkovich Yu. A., Smolyanina S. O., Krivobok N. M. Estimation of efficiency of vitamin conveyor-tipe plant growth facility «Phytocycle» from ground tests. 2001. SAE Technical paper. 2001-01-2424.

27. Berkovich Yu. A., Krivobok N. M., Krivobok S. M., Matusevich V. V. and Soldatov V.

S. Development of a root feeding system based an a fiber ion-exchange substrate for space plant growth chamber «Vitacycle». Habitation. Vol. 9 Issue 1-2,2003.

28. Berkovich Yu. A., Chetirkin P. V., Wheeler R. M., Sager J. С Evaluating and optimizing horticultural regimes in space plant growth facilities. Adv. Space Res. 2004. Vol. 34, pp.

1612-1618.Charles-Edwards D. A. The Mathematics of Photosynthesis and Productivity.

LNY, 1981.

29. Berkovich Yu. A., Krivobok N. M., Syniak Yu. E., Zaitsev E. R., Monakhov B.

N.,Protasov N. N., Abramov L. KJi., Samsonov N. M., Farafonov N. S. Perspectives ofdeveloping space greenhouse for the international space station. Proceedings of theSixth European Symposium on Space Environmental Control Systems. Noordwijk,The Netherlands. ESA SP-400, 1997, pp. 839-844.

30. Charles-Edwards D.A. The Mathematics of Photosynthesis and Productivity. L NY.,1981.

31. Cuello J, Sadler Ph.,Jack D., Ono E., Evaluation of light transmission and distribution materials for lunar and martian bioregenerativ life support. Life Support and Biosphere Science. 1998;

Vol.5, pp. 398-402.

32. Cuello J., Darren J., Sadler Ph., Nakamura Т., Hybrid Solar and Artificial Lighting(HYSAL): Next - Generation Lighting Strategy for Bioregenerativ Life Support.

1999. SAE Technical paper. 1999-01-2104.

33. De Ригу D.G.G., Farquhar G.D. Simple scaling of photosynthesis from leaves to canopies without the errors of big-leaf models. Plant, Cell and Environment, 20, 537-557, 1997.

34. Dixon M., Wehkamp C.A., Stasiak M. Phisiological Responses of Lettuce (Lactuca sativa) to Reduced Atmospheric Pressure. SAE Technical paper 2005-01-3074,2005 r.

35. Drysdale A. Performance Measurments and Bioregenerative Life-Support SystemPerformans: How close are we to achieving cost effectiveness. Presentation F4.5 0015at 31-st COSPAR Scientific Assembly, 14-21 July, 1996. Birmingam, England 36. Drysdale A. E. Metrics and Systems Analysis. 1998. SAE Technical Paper. 37. Drysdale A., Ewert M., Hanford A. Equivalent System Mass Studies of Missions and Concepts. 1999. SAE technical paper, 1999-01- 38. Emmerich J.C., Morrow C.R., Clavette T.J., Sirios L.J., Lee M.C. Plant research unit lighting system development. SAE technical paper 2004-01-2454.

39. Favreau M., Rodrigues A., Ordonez L., Waters G. Application of Non-Rectangular Hyperbola Model to the Lettuce and Beet Crops. SAE Technical paper 2005-01-2823, 2005 Г.

40. Goins G.D. Growth, stomatal conductance, and leaf surface temperature of Swiss chard grown under different artificial lighting technologies. 2002, SAE technical paper # 2002-01-2338.

41. Goins G., Ruffe L., Cranston N., Yorio N., Wheeler R., Sager J. Salad crop production under different wavelengths of red light-emitting diodes (LEDs). 2001, SAE technical paper # 2001-01-2422.

42. Goins G., Yorio N. Spinach Growth and development under innovative narrow and broad-spectrum lighting sources. 2000, SAE technical paper # 2000-01- 43. Goins G., Yorio N., Sanwo M., Brown C. Photomoфhogenesis, photogenesis, and seed yield of wheat plants grown under red light-emitting diodes (LEDs) with and without supplemental blue lighting. Jom. Of Experimantal Botany. Vol.48, No,312, pp. 1407 1413. 1997.

44. Goudriaan J. Crop Micrometeorology: a Simulation Study. PUDOC. Wageningen, 1977.

45. Heathcote D., Brown C.S., Goins G., Kliss M., Levine H., Lomax P., Porter R., Wheeler R. The Plant Research Unit: long-term plant growth support for space station. Proceed.

Sixth European Symposium on Life Sciences in Space, Trondheim, Norway, 16-20 June 1996. ESA SP-390, pp.43-48. 1996.

46. Kim H.H., Wheeler R.M., Sager J.S., Goins G.D., A Comparison of Growth and Photosynthetic Characteristics of Lettuce Grown Under Red and Blue Light-Emitting Diodes (LEDs) with and without Supplemental Green LEDs. Acta Hort. 659, pp. 467 475, ISHS 2004.

47. Kim H.H., Goins G., Weeler R.M., Sager J.C. Growth and photosynthesis of lettuce grown under red and blue LEDs with supplemental green light. HortScience, 38, 765, 2003.

48. Kim H.H., Goins G., Weeler R.M., Sager J.C. Green-light supplementation for enhanced lettuce growth under red- and blue-light-emitting diodes. HortScience, 39(7), pp. 1617 1622.2004.

49. Levri J. A., Vaccary D. A., Drysdale A. E. Theory and application of the equivalent system mass metric. 2000. SAE technical paper. 2000-01-2395.

50. Massa G.D. et al. Development of a Reconfigurable LED Plant-growth Lighting System for Equivalent System Mass Reduction in an ALS. SAE Technical paper 2005-01-2955, 2005 Г.

51. Maxwell S., Drysdale A. E. Assessment of waste processing technologies for 3 missions.

2001. SAE technical paper. 2001-01-2365.

52. Monsi M., Saeki T. Uber den lichtfaktor in den pflanzengessellschaften und seine bedeutung fur die stoffproduktion. Japanese Journal of Botany, 1953. No. 14, pp.22-52.

53. Norman J.M. Modeling the complete crop canopy. In " Modification of the Aerial Enviroment of Plants (eds B.J. Barfield & J.F. Gerber) pp. 249-277. American Society Agricaltural Engineers, St. Joseph, Michigan, 1979.

54. Ono E., Cuello J,L,, Jordan K.A. Characterizations of high-intensity red and blue light emitting diodes (LEDs) as a light sourse for plant growth. Life Support&Biosphere Science, Vol. 5 pp 403-413, 55. Richards J.T., Edney S,L., Yorio N.C., Stutte G.W., Cranston N., Weeler R.M., Goins G.D. Effects of lighting intensity and supplemental CO2 on yield of potential salad crops for ISS, SAE technical paper 2004-01-2296.

56. Richards J.T., Edney S.L., Yorio N.C., Stutte G.W., Sisko M.D., Cranston N., Weeler R.M. Effects of lighting intensity and temerature on yield of salad crops for Space Exploration, SAE technical paper 2005-01-2820.

57. Sager J. C, Me Farlane J.C. In "Plant Growth Chamber Handbook", Iowa State University, ISSN:0361-199X, 58. Samsonov N. M., Kurmazenko E. A., Farafonov N. S,, Menkin E. V. An efficiency of technologies and a strategy for synthesis of integrated life support system structure. 2000.

SAE technical paper #2000-01- 59. Stryjewski E., Goins G.D., Kelly C, Quantitative moфhological analysis of spinach grown under LEDs or sulfur microwave lamps. SAE technical paper 2001-01-2272.

60. Tornley J..M. Mathematical Models in Plant Physiology. Academic press, L-N-Y, 1976.

61.Thimijan R.W., Heins R.D. Photometric, radiometric and quantum light units of measure: a review of procedures for interconversion. HortScience, Vol. 18(6), December 1983.

62. Wheeler R.M., Mackowiak C.L., Stutte G.W., Sager J.C, Yorio N.C., Ruffe L.M., Fortson R.E., Dreschel T.W., Knott W.M., Corey K.A. NASA's Biomass Production Chamber:^A Testbed for Bioregenerativ Life Support Studies. Advance in Space Research, Vol. 18, No. 4/5, pp. 215-224, 1996.

63. Whisler F.D., Acock В., Baker D.N., Fye R.E., Hodges H.F. Crop simulation models in agronomic systems. Advances in Agronomy, 40, 141-208, 1986.

Приложения Приложение Тексты программ программного комплекса для расчета фотосиптетической продуктивности посевов зеленных растений в конвейерной цилиндрической оранжерее.

1. Программа Phyto_optim осуществляет оптимизацию светового режима (выбор интенсивности освещения 1 и продолжительности вегетации Т) носредством о расчета Q критерия.

% Программа Phyto_optim % Расчет продуктивности конвейера с разными I and Т % Светильник в виде плоских плат KN2 щт.

% Рссчитывается продуктивность посева, Q-критерий и затрачиваемые ресурсы:

% объем установки, мощность светового потока.

clear all;

global IQNl N ^**|с********* Задание значений параметров ************* Н=10;

%Число шагов конвейера Nopt=5;

% Число расчит. щагов конвейера Nini=N-Nopt;

Noptl=Nini+l;

% Первый расчитываемый щаг конвейера step5=Noptl:N;

step6=Nini:N;

N1=44;

% Число рядов СД по и N2=12;

% Число рядов СД по v NIed=Nl *N2;

% па длину 54 см LMBD=660.;

Hzaz=2.;

% Зазор между светильником и посевом см Hzaz L2*sin(tt) Hlu=2;

KN2=5;

%Число плат светодиодов в светильнике имитирующем светильник кажд. щага AngO=-2.5;

%Угол сдвига радиуса расчета от левого края светильника Dlina=20;

% Длина платы 0^***+********************** Nvar=6;

% Число точек расчета по интеис. света сЗт=[-0.009893 -0.02966 -0.06501 -0.09908 -0.1317 -0.1361];

c2m=[L373 2.907 5.379 7.618 9.507 9.407];

clm=[-31.69 -64.07 -113.1 -155.2 -183.8 -167.9 ];

c0m=[218.9 428.2 730.5 974.8 1092 897.5];

IQm=[95 130 175 220 285 350];

Nt=17;

% Число точек расчета по времени Тт=[36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84];

Т1ш=Тп1./24;

[Xt,Yi]=meshgrid(Tlm,IQm);

Q1 =zeros(Nvar,Nt);

Q2=zeros(Nvar,Nt);

Mabs=zeros(Nvar,Nt);

Nqnt=zeros(Nvar,Nt);

% number of quants W=zeros(Nvar,Nt);

for icc=l:Nvar % c3=c3rn(icc);

c2=c2m(icc);

cl=clm(icc);

cO=cOm(icc);

IQl=IQm(icc);

% Расчет вектора середин шагов конвейера по времени forit=l:Nt T=Tm(it);

Т1=Т/24.;

forj3=l:N TstG3)=0.5*Tl+(j3-l)*Tl;

end;

x=Tst(N);

M10_b=c3*x^3+c2*x^2+cl*x+c0;

% биомасса па длину 54 см M10=M10_b* (20/54);

% на длину 20 см фитоконвейер H_cr=FCriv_rosta(Tst);


% Высота посева по шагам KIQ=1.06;

IQ2=IQ1*KIQ;

IQQ=zeros(l,N);

for iiq=2:N IQQ(iiq)=IQ2;

% IQQ(1)=O. !!!!!!!!!!!!!!

end;

r2=10.;

% радиус посадочного цилиндра oy^***if************* Расчет затраченной энергии и объема************** WEsum=O.;

Vsum=O.;

forj=l:N Нсоф=Н_сгО);

IQ=IQQO);

г1=г2+Нсоф+Нгаг;

r3=rl+Hlu;

гсоф=г2+Нсоф;

Lpl=9.0;

Splt=Dlina*Lpl;

Shirin=2*pi/N*r 1;

% Плошадь светящей г 1 !!!!!!!

Sstp=Shirm*Dlina;

% Объем полни гЗ !!!!!!!

Vstp=2*pi/N*(r3^2)*Dlina;

Vsum=Vsum+Vstp;

%SVOLG)=Vsum;

IQstp=IQ*le-4*Nled*Sstp/Splt;

%мкмoль/ceк WEstp=IQstp*0.182;

% Ватт WEsum=WEsum+WEstp;

end;

WEsum=WEsum*(20/54);

%Ql(icc)=le7*M10/(T*Vsum*WEsum);

Q2(icc,it)=le8*M10/(T*T*Vsum*WEsum);

Mabs(icc,it)=M10/T*24;

Nqnt(icc,it)=WEsum/0.182*T*3600;

%mcmol Ql(icc,it)=M10/(WEsum)*0.182/(le4*T*3600);

W(icc,it)=WEsum;

ifM10/(T/24)0.

%Ql(icc)=O.;

Q2(icc,it)-0.;

end;

end;

end;

Q2m=max(Q2);

%disp(Q2m);

Q2max=max(Q2m);

%Qniax=Q2max*le-4*le-3*le6*24/3600*0,87 % r* м-3* Дж-1*сут- Qmax=Q2max % M1 Om=max(Mabs);

mI=Mabs(3,9) m2=Mabs(4,9) Nqntl=Nqnt(3,9) m_udel=m 1 /Nqnt %disp(Q2m);

M1 Omax=max(M I Om) оу^***********^******** Графики ************************************ %C=contour(Xt, Yi,Q2,10);

figure(l);

% график критерия C=contour(Xt,Yi,Q2,36);

clabel(C);

figure(2);

%plot3(Xt,Yi,Q2);

mesh(Xt,Yi,Q2);

figure(3);

% график мощности C=contour(Xt,Yi,W,40);

clabel(C);

figure(4);

%plot3(Xt,Yi,Q2);

mesh(Xt,Yi,W);

figure(5);

C=contour(Xt,Yi,Mabs,40);

% график дневной нродуктивн.

clabel(C);

rigure(6);

%plot3(Xt,Yi,Q2);

mesh(Xt,Yi,Mabs);

2. Программа Phyto_conv позволяет рассчитывать для носевов цилиндрической и плоской компоновки следующие характеристики:

• распределение листовой площади по глубине посева;

• распределение освещенности внутри растительного нокрова;

• фотосинтез отдельных слоев и всего посева;

• динамику изменения биомассы и листового индекса посева.

% Программа Phyto_conv % Расчет продуктивности конвейера 6 шагов % Расчет светового потока по высоте в установке Фитоцикл шаг % Светильник в виде плоских плат KN2 шт. на шаге % При расчете Ку крит. учитываеся затраты энергии на первых четырех шагах % Световая кривая Фотосинтеза нелинейная clear all;

global IQNl N ^************ Задание значений параметров ************* N=10;

% Т=72.;

Nopt=5;

% Число расчит. шагов копвейера Nini=N-Nopt;

Noptl=Nini+l;

% Первый расчитываемый шаг конвейера step5=Noptl:N;

step6=Nini:N;

N1=44;

% Число рядов по и N2=12;

% Число рядов по v Nled=Nl*N2;

LMBD=660.;

nzaz=2.;

% Hzaz L2*sin(tt) Hlu=2;

KN2=5;

%Число плат светодиодов в светильнике имитирующем светильник кажд. шага AngO=-2.5;

%Угол сдвига радиуса расчета от левого края светильника Dlina=54;

ext=.32;

% коэфф затухания (Экстинкции) eps2=0.00038;

Кш=0.06;

Ы=0.00184;

mu=15.74;

Nvar=4;

Ql=zeros(l,Nvar);

Q2=zeros(l,Nvar);

for icc=l:Nvar %foricc=l:l switch ice;

case (1} IQl=95.;

Ic=10.;

%M0=mu*exp(hi*IQl)%130 M0=20. %M0=15.;

M0=I9.11;

case {2} IQl=130.;

Ic=20.;

%M0=mu*exp(hi*IQl)%130 M0=20. %M0=15.7;

M0=21;

case {3} IQl=220.;

Ic=40.;

%M0=mu*exp(hi*IQl)%M0=23.60;

% %M0=17.7;

M0=26.77;

case {4} IQl=350.;

Ic=62.;

%M0=mu*exp(hi*IQl)%M0=30.0;

% %M0=22.49;

M0=38.;

otherwise, end;

% Расчет вектора середин шагов конвейера по времени %Т=60.;

Т1=Т/24.;

Tst=zeros(l,N);

forj3=l:N TstG3)=0.5*Tl+G3-l)*Tl;

end;

H_cr=FCriv_rosta(Tst);

% Высота посева по шагам %Н_сг=[6 6 6 8 9 11 14 19 23 26 ];

% Высота посева по шагам nz=15;

% Число слоев, па которое разбит посев nzl=nz+l;

Fm=0.4;

%Mr/(cM2*4ac) Rdl=.2;

% мг/(дм2*час) Rdl=Rdl * 1е-2;

%мг/(см2*час) Rd2=Ic*eps2;

epsl=Rdl/Ic;

Klf=[ 0.5 0.40 0.30 0.3 0.3 0.3 0.3];

% cm^2/mg Mdr0=Km*M0*1000;

% mg %Klf=[0.6 0.55 0.5 0.45 0.45 0.45 0.45];

% cm'^2/mg %Klf=[ 0.35 0.3 0.30 0.3 0.3 0.3 0.3];

% cm^2/mg %Klf=[ 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45];

% cm^2/mg %Klf=[0.65 0.55 0.45 0.40 0.35 0.35 0.35];

% cm''2/mg %KIf=[ 0.35 0.35 0.35 0.3 0.3 0.3 0.3];

% cm^2/mg LsumO=MdrO*Klf(l);

c=.18;

kl=4.5;

k2=7.9;

%ext=.3;

% коэфф затухания (Экстинкции) ext_p=NUM2STR(ext);

%IQ1=95.

KIQ=1.06;

IQ2=IQ1*KIQ;

IQQ=zeros(l,N);

for iiq=2:N IQQ(iiq)=IQ2;

% IQQ(1)=O.

end;

г2=10.;

% радиус посадочного цилиндра ^***************** Расчет затраченной энергии and volume************** WEsum=O.;

Vsum=O.;

forj=l:N Нсоф=Н_сг(]);

iQ=iQQa);

rl=r2+Hcoф+Hzaz;

r3=rl+Hlu;

гсоф=г2+Нсоф;

Lpl=9.0;

Splt=Dlina*Lpl;

Shirin=2*pi/N*r 1;

% Площадь светящей г1 !!!!!!!

Sstp=Shirin*Dlina;

% Объем полни гЗ !!!!!!!

Vstp=2*pi/N*(r3^2)*Dlina;

Vsum=Vsum+Vstp;

%SVOL0)=Vsum;

IQstp=IQ* 1 e-4*Nled*Sstp/Splt;

%мкмoль/ceк %WE(j)=IQstp/LMBD*120.*T;

% Ва1т*час WEstp=IQstp*0.182;

%J WEsum=WEsum+WEstp;

end;

^******************************************************* LeafAr=zeros( 1,Nopt);

Mass=zeros( 1,Nopt+1);

Lind=zeros(l,Nopt);

Lsum=LsumO;

Mdr=MdrO;

Massl=Mdr0/Km/1000;

LeafAr( 1 )=LsumO;

Mass(l)=Massl;

0/^*************** Расчет Основной цикл ******************* fori=l:Nopt Нсоф=Н_сг(1+№п1);

IQ=IQQ(i+Nini);

st=Hcoф/nz;

% высота щага HП=Hcoф+Hzaz;

% Высота до светильника от носад. нов-ти.

rl=r2+Hcoф+Hzaz;

гсоф=г2+Нсоф;

z0=r2+0.5*st;

zm=rcoф-0.5*st;

уО=О.;


LS=Leaf_ar 1 n(Lsum,c,k 1,k2,nz);

%LS=Leaf_arI6(Lsum,c,alf,dlt,Hcoф,nz);

forkl=l:nz LSl(kl)=LS(nz+l-kl);

end;

Scrop=Shirin*Dlina;

%Scr(i)=Scrop;

Ln=LSl/(Scrop*st);

% Плотность листовой площади сверху вниз в 1/см Z1 =]inspace(zO,zm,nz);

no El=zeros(l,nz);

E2=zeros(l,nz);

E3=zeros(l,nz);

PH_SI=O.;

for il=l:nz rt=zl(il);

[el,eel]=FL_cr_phito31r(r2,rt,Hzaz,yO,nz,st,LIl,ext,KN2,AngO);

E2(il)=el;

El(il)=eel;

ifelIc F1 =(Fm+Rd2)*( 1 -exp(-eps2*e 1 /(Fm+Rd2)))-Rd2;

%Fl=eps2*el-Rd2;

else %FI=epsl*el-Rdl;

Fl=(Fm+Rd2)*(l-exp(.eps2*el/(Fm+Rd2)))-Rd2;

end;

E3(il)=500*Fl;

dPH=Fl*LS(il);

%El(il)=dPH/st;

PH_Sl=PH_Sl+dPH;

end;

%DMdr=T*PH_S 1*30/44;

% mg DMdr=T*PH_S 1*0.61;

% mg Mdr=Mdr+DMdr;

Massa=Mdr/Km/1000;

Mass(i+1 )=Massa;

DLsum=DMdr*Klf(i);

Lsum=Lsum+DLsum;

LeafAr(i)=Lsuni/1000;

L_ind=Lsuni/Scrop;

L_ind_p-NUM2STR(L_ind);

Lind(i)=L_ind;

zzl=zl-r2;

figure(l);

hold on;

plot(zzl,E2;

-'), gridon;

xlabel('Height from planting surfice, sm.');

ylabeI(TPF, mcmol/(m2*s)');

end Mexp=[14.2 57.3 140. 271. 391.6 650.];

dM=[4.5 17.35.53.81.50.];

NN=[5 6 7 8 9 10];

argm=zeros( I,Nopt+1);

forj4=l:Nopt+l;

argmO"4)=Tst(Nini+G4-1 ))+T/2/24;

end;

Ill figure(3);

%Mass2=2*Mass;

hold on;

plot(argm,Mass), grid on;

plot(argm,Mass,'.');

%plot(NN,Mexp,'*');

%errorbar(NN,Mexp,dM,'*') axis([O 24 0 700 ]);

xlabel('Number of conveyer step');

ylabelC Fresh mass, g');

text(7.6,420.,'CyIindrical');

hold off;

figure(4);

hold on;

plot(step5,LeafAr), grid on;

plot(step5,LeafAr,'s');

plot(step5,Lind,'*');

plot(step5,Lind,'-');

%plot(step5,0.01*Slu,'D');

%plot(step5,0.01*Slu,'-');

xlabelCNumber of conveyer step');

ylabeI('Leaf area index');

%text(7.9,6.3,'Ln (C)');

%text(8.7,4.2,'Ln (F)');

hold off;

L4=LeafAr(l);

M4=Mass(l);

M10=Mass(Nopt+l) %disp(Mass);

Q1 (icc)=1 e7*M 10/(T* Vsum* WEsum);

Q2(icc)=le7*50*M10/(T*T*Vsum*WEsum);

%WE=WE %WES=WES end;

figure(5);

hold on;

%plot(Ql,'*'),gridon;

plot(Q2;

*');

%plot(Ql);

plot(Q2);

%plot(NN,Mexp,'*');

%errorbar(NN,Mexp,dM,'*') axis([14 0 10]);

%xlabel('Number of conveyer step');

%ylabel(' Fresh mass, g');

%text(7.6,420.,'Cylindricar);

hold off;

3, Подпрограмма FL_cr_phito3r расчета распределения светового потока в посеве.

function [e_p,e_m]=FL_cr_phito3r(r2,rt,Hzaz,zO,n_l,h_l,LI 1,ext,KN2,AngO) % Программа расчета освещенности между коакс.цилиндрами % Расчитывается освещенность (е_р-ноток к центру., а е_ш- от центра.

% в точке О, rt-расстоян точки О от центра, zO-сдвиг точки О отн. серед.

global IQ N1 N WE=0.01;

% Полная световая мощность излучения одного св.диода Вт.

LMBD=660;

% Длина волны в нм WQ=WE*LMBD/120.;

% Полная квантовая мощность излучения одного св.диода мк_моль/с.

n_dvd=l;

Нсоф=Ь_1*п_1;

г 1 =r2+ncorp+Hzaz;

h=rt;

Ll=26.8;

% 1/2 размера u цилиндра см %N1=44;

% Число рядов по и %N2=12;

% Число рядов по v %KN2=7;

% grd=pi/180;

Tl=2*grd;

T2=4*grd;

T3=7*grd;

T5=10*grd;

dtet=[O. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.];

%dtet=[O. l*grd 3*grd 5*grd T3 T5];

Lpl=9.0;

Apl=2.*asin(Lpl/2/rl);

dtt=Apl/N2;

%ttO=-2.1*Apl;

ttO=AngO*Apl;

angl=asin(r2/rl);

ang2=asin(r2/(h+I.e tt_gr=pi-angl-ang2;

n_ad=1.8;

n_st=3.0;

Qnorm=1.96;

%n_ad=3.0;

%n_st=4.0;

DLT=O.;

%DLT=0.38;

E1=O;

E2=0;

n_Ied=O;

pi_2=pi/2;

fori=l:Nl u=-Ll+2*Ll*(i-l)/(Nl-l)-zO;

%mnl=mod(Nl,2);

ttl=ttO-Apl;

fork=l:KN ttl=ttl+Apl;

%tt_e=tt 1 +Apl/2+dtet(k);

tt_e=ttl+ApI/2;

forj=l:N k_shad=l;

k_ang=l;

tt=ttl+G-0.5)*dtt;

iftttt_gr k_shad=O;

end;

cstt=cos(tt);

sntt=sin(tt);

ctt_e=cos(tt_e);

stt_e=sin(tt_e);

Rx=rl*cstt-h;

Rz=u;

Ry=rl*sntt;

Lopt=F_opt_cil(r2,rt,Hzaz,u,tt,n_l,h_l,LI 1,n_dvd);

K_EXT=exp(-ext*Lopt);

R=sqrt(R2);

cs_e=(stt_e* Ry+ctt_e* Rx)/R;

ang_e=acos(cs_e);

ang_e1=n_ad * ang_e;

if abs(ang_e 1 )pi_ k_ang=O;

end;

AM2=DLT;

AM1=1.-DLT;

f_led=K_EXT*k_ang*Qnorm*(AMl.*cos(ang_el).^n_st+AM2.*cos(2..*ang_e).'^2.5);

cs_f=Rx/R;

ifRx= E2=E2+IQ*fJed*cs_f/R2;

% Плоский детектор (*COS угла падения) El=EH-IQ*f_led/R2;

% Сферич. детектор else %E2=E2-IQ*f_led*cs_f/R2;

% Плоский детектор (*COS угла падения) %El=El+IQ*f_led/R2;

% Сферич. детектор end;

end;

end;

end;

e_p=10/12*El;

e_m=10/12*E2;

4. Подпрограмма расчета распределения листовой площади function LS=Leaf_ar(lsum,cc,kl,к2,п_1) % Подгонка ф-ии распредел, листовой площади по высоте % от О до глубины hcorp сверху вниз.

% lsum - суммарная площадь листьев одного растения % с - коэфф. остроты распределения % kl - коэфф. формы распределения % к2 - коэфф. формы распределения % п_1 - кол-во слоев LS=zeros(l,n_l);

ss2=zeros(l,n_l);

zO2=I.;

zc=linspace(zOl,zO2,n_l);

foril=l:nj zt=zc(il);

fl=kl*(zt-zOl);

f2=k2*(zO2-zt);

p=(fl+f2)/2;

dscr=q*q+cc*fl *f2;

dsc=sqrt(dscr);

ss2(il)=p-dsc;

iffl*f ss2(il)=0.;

end;

end;

sy=sum(ss2);

k=lsum/sy;

LS=k.*ss2;

5. Программа расчета распределения листовой поверхности но глубине посева по результатам измерений и ее аппроксимации по методу паименьщих квадратов % Программа расчета распределепия пл. листьев по их коордипатам % схема % данные по 5 раст. 24.12.04 24 день clear all;

%Исходные данные: высота нижней и верхней точек листа и его площадь Ы=[7 8.5 0 1 7 7 3.5 3...

989965504...

888806573...

8 5 66540...

5 6 8 7 5 3 3 6 2 0];

h2=[15 17.5 7 6 15 15 9.5 8.5...

2424242420171479...

23 23 2121 10 15 14 12 9...

18 17.5 14 19 11 104...

9 15 20.5 20 11 10 7 17 13 8];

hcr=max(h2);

n=43;

s2=[148 103 184 124 107 85 25 17...

207 272 302 301 164 123 68 107 29..

.

255 238 130 126 176 98 60 72 35..

.

147 83 143 116 92 23 74...

88 135 93 135 55 31 16 260 119 40];

% cm S=sum(s2);

% Расчет экспер. распределения площади по высоте х1=0;

zl=xl/hcr;

x2=hcr;

%z2=x2/hcr;

z2=l.;

Nh=5;

nn2=8;

m=Nh*nn2;

mu=0.9;

xx=linspace(x 1,x2,m);

zz=linspace(zl,z2,m);

dx=(x2-xl)/(m-l);

distr=zeros(l,m);

fori=l:m x=xl+(i-l)*dx;

summ=O;

forj=l:n;

kl=O;

k2=0;

hij=hia);

Iih=h2j-hlj;

ss=s2(j);

ifhljx kl=l;

end;

ifxh2j k2-l;

end;

if(x-hlj)hh*mu summ=summ+2*ss/hh*kl*k2*(x-hlj)/(hh*mu)/S;

else summ=summ+2*ss/hh*kl*k2*(h2j-x)/(hh*(l-mu))/S;

end;

end;

distr(i)=summ;

end;

Contr=sum(distr)*dx;

% Нормировка распределения % График figure(l);

plot(xx,distr);

% Переход к коорд. пормир. на высоту посева График figure(2);

distr_z=distr*hcr;

plot(zz,distr_z);

hold on;

% Аппроксимация no MHK zOl=O.;

z02=1.0;

%cc=0.087;

nl=12;

n2=12;

kl m=linspace( 1,20,n 1);

k2m=linspace(l,20,n2);

ji=i;

J2=l;

Diff=1000000.;

ss_opt=zeros( 1,m);

il2=0;

fori3=l:nl kl=klm(i3);

fori4=l:n k2=k2m(i4);

S0=0.5*kl*k2*(z02-z01)^2/(kl+k2);

ccf=l.;

ifSOl.

nc=20;

ccl==O.OO;

cc2=0.21;

ccm=linspace(cc 1,cc2,nc);

dcc=(cc2-cc 1 )/(nc-1);

jc=O;

S1=SO;

ccf=l.;

foric=l:nc S2=0.;

cc=ccm(ic);

zc=linspace(zl,z2,m);

dz=(z2-zl)/(m-l);

ss2=zeros(l,m);

foril=l:m zt=zc(il);

fl=kl*(zt-zOl);

f2=k2*(zO2-zt);

p=(fl+f2)/2;

q=(fl-f2)/2;

dscr=q*q+cc*fl*2;

dsc=sqrt(dscr);

ss2(il)=p-dsc;

iffl*f ss2(il)=0.;

end;

S2=S2+ss2(il)*dz;

end;

ccf=(cc-dcc)+dcc*(l -S2)/(S I -S2);

end;

S1=S2;

end;

cc=ccf;

ifccl ss2=zeros(I,m);

D_2=0.;

foril=l:m zt=zc(il);

fl=kl*(zt-zOl);

f2=k2*(zO2-zt);

p=(fl+f2)/2;

dscr=q*q+cc*fl*f2;

dsc=sqrt(dscr);

ss2(il)=p-dsc;

iffl*f ss2(il)=0.;

end;

D_2=D_2+(ss2(i 1 )-distr_z(i end;

ifD_2Diff Diff=D_2;

ccr=cc;

ss_opt=ss2;

jl=i3;

J2=i4;

end;

end;

%ccl end;

% SO end;

%kl end;

% k D_2=Diff;

% print ifD_21000000.;

iil=jl;

%pr ii2=j2;

% pr 0/^ * * * * * * * * * * * * * * kl=kImGl);

k2=k2mG2);

S_2=0.;

ss2=zeros(l,m);

foril=l:m zt=zc(il);

n=kl*(zt-zOl);

f2=k2*(zO2-zt);

p=(fl+f2)/2;

q=(fl-f2)/2;

dscr=q*q+ccr*fl*f2;

dsc=sqrt(dscr);

ss2(il)=p-dsc;

iffl*f ss2(il)=0.;

end;

S_2=S_2+ss2(il)*dz;

end;

S_3=S_ res(l)=kl;

res(2)=k2;

res(3)=ccr;

disp(res);

D_2=D_ end;

%D_2= figure(2);

hold on;

%plot(zc,ssl);

plot(zc,ss_opt);

%hold off;

%********* вычисление площади для Nh слоев ********** % number of layers Nh;

m=Nh*n Sn=zeros(l,Nh);

zn=zeros(l,Nh);

for nn=l:Nh zn(nn)=nn/Nh-0.5/Nh;

end;

forih=l:m-l dss=ss_opt(ih)*dz;

n=fix(ih/nn2)+l;

Sn(n)=Sn(n)+dss;

end;

plot(zn,2*Sn,'*');

Sle=[0.110.23 0.27 0.25 0.14];

dS=[0.110.14 0.14 0.12 0.08];

S2e=[0 0.26 0.36 0.33 0.05];

errorbar(zn,2*Sle,dS,'.') %plot(zn,2*Sle,'D');

%plot(zn,2*S2e;

S');

hold off;

Приложение «УТВЕРЖДАЮ»

директор золев Ю.Н.

006г.

i АКТ от 19 апреля 2006г.

о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертации Ерохина Алексея Николаевича Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Ерохина А.Н. «Оптимизация системы освещения растений конвейерной цилиндрической салатной оранжереи как компонента СЖО пилотируемого космического корабля», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.26.02 безопасность в чрезвычайных ситуациях (авиационная и ракетно-космическая техника, технические науки) в виде рекомендаций по выбору параметров блока освещения и оптимальных световых режимов для культивирования салатных культур были использованы в ФГУН НИИ Космического приборостроения Роскосмоса при разработке Технического нредложения и Технического задания на вегетационную аппаратуру для космического эксперимента "ВИТАЦИКЛ-Т" на российском сегменте МКС.

Начальник отдела /Белкина И.И./ "^^у^-уУ/г^ -120, Первый заме(Ж^фъ''д^и-д'ёш§ф:\ Академик РАМН •"-'^^Г^С^#|^1Ч"6М;

0арало^;

t \}, АКТ о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертации Ерохина Алексея Николаевича ) Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Ерохина А.Н. «Оптимизация системы освещения растений конвейерной цилиндрической салатной оранжереи как компонента СЖО пилотируемого космического корабля», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.26.02 безопасность в чрезвычайных ситуациях (авиационная и ракетно-космическая техника, технические науки) использованы в ГНЦ ИМБП РАН при выполнении паучных исследований по Проекту №2137 Международного научно-технического центра в виде методики оптимизации абсолютной и удельной нродуктнвностей прототипов конвейерпых цилиндрических космических орапжерей "ОИТАЦИКЛ-СД" и "ФИТОКОНВЕЙЕР" с помощью разработанной в диссертации модели фотосинтетической продуктивности самораздвигающихся посевов зеленных растений в конвейерной цилиндрической оранжерее.

Синяк Ю.Е.

Зав. отделом 1 л л. ' «. V"

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.