CN109688804B - 大型螺旋耕种设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例涉及提供利用螺旋设计进行连续农作物生产和耕作的大型耕种设备的系统和方法。本发明通常包括悬挂在两个材料输送组件之间的种植材料，该材料输送组件被配置成沿螺旋路径移动。在一些实施例中，沉积器可将土壤、种子、肥料等沉积到螺旋路径顶部的种植材料上。在一些实施例中，收割机可以在螺旋路径的底部收割农作物并将土壤丢弃到堆肥壳体中。材料输送组件可以行进回到螺旋路径的顶部，从而形成种植材料可以行进的连续路径。堆肥输送系统可以从堆肥壳体接收堆肥，将堆肥向上运送到沉积器，并将堆肥作为肥沃的土壤运送回沉积器。

Description

大型螺旋耕种设备

技术领域

本发明总体上涉及在减少的地块上耕种，更具体地，涉及设计用于提高农作物产量并最小化在减少的地块上的资源浪费的大型多层次耕种设备。

背景技术

提高每个地块的农作物产量、同时最小化相关成本提高农作物收益。这在自然资源和经济资源有限的地区以及季节性耕种限制地区尤为重要。在这些类型的地区，提高农作物收益是维持社会的一个重要方面。

发明内容

本发明的实施例涉及提供利用螺旋设计进行连续农作物生产和耕作的大型耕种设备的系统和方法。本发明通常包括悬挂在两个材料输送组件之间的种植材料，该材料输送组件被配置成沿螺旋路径移动。在一些实施例中，沉积器可将土壤、种子、肥料等沉积到螺旋路径顶部的种植材料上。在一些实施例中，收割机可以在螺旋路径的底部收割农作物并将土壤丢弃到堆肥壳体中。材料输送组件可以行进回到螺旋路径的顶部，从而形成种植材料可以行进的连续路径。堆肥输送系统可以从堆肥壳体接收堆肥，将堆肥向上运送到沉积器，并将堆肥作为肥沃的土壤运送回沉积器。

在一些实施例中，提供了一种用于提供竖直耕种结构的设备，通过该结构，允许农作物在农作物向下移动时生长。该设备可包括至少靠近设备中心定位的中心支撑构件。在一些实施例中，该设备包括至少靠近设备外部定位的一个或多个外部支撑构件。同样，在本发明的一些实施例中，该设备包括可操作地耦接到中心支撑构件的内部材料输送组件。在一些实施例中，该设备包括可操作地耦接到外部支撑构件的外部材料输送组件。该设备还可包括种植材料，该种植材料包括可操作地耦接到内部材料输送组件的内边缘、可操作地耦接到外部材料输送组件的外边缘以及在内边缘和外边缘之间延伸的主体，并且其中，种植材料被配置成在农作物生长时支撑农作物。最后，该设备可以通过上述任何实施例进行配置，其中，农作物种植在设备顶部附近，在内部材料输送组件和外部输送组件允许种植材料沿向下方向移动时向下移动，和准备好在设备底部附近收割。

在一些实施例中，该设备以螺旋构型形成，使得内部材料输送组件和外部材料输送组件将种植材料以螺旋构型从设备顶部延伸到设备底部。

在该设备的一些实施例中，内部材料输送组件或外部材料输送组件中的至少一者包括第一线缆构件，其中，种植材料包括第二线缆构件，其中，第一线缆构件和第二线缆构件通过线缆可操作地耦接以便将种植材料的至少一个边缘可操作地耦接到内部材料输送组件或外部材料输送组件，并且其中，线缆构件和线缆被配置成在内部材料输送组件和外部材料输送组件之间沿向下方向移动种植材料。

在该设备的一些实施例中，内部材料输送组件和外部材料输送组件中的至少一者包括可操作地耦接在一起的夹持件、滚轮和齿轮，并且其中，夹持件可操作地耦接到种植材料的内边缘或外边缘中的至少一者，并且其中，夹持件、滚轮和齿轮被配置成在内部材料输送组件和外部材料输送组件之间沿向下方向移动种植材料。

在一些实施例中，该设备还包括临近设备底部和设备顶部延伸的种植材料返回支撑件。在该设备的一些实施例中，种植材料返回支撑件被配置成在邻近设备底部的种植材料返回支撑件内至少折叠或捆扎种植材料的外边缘。此外，在该设备的一些实施例中，在离开临近设备顶部的种植材料返回支撑件之后，种植材料返回到内部材料输送组件和外部材料输送组件之间的螺旋取向，从而形成种植材料沿其行进的连续路径。

在一些实施例中，该设备还包括可操作地耦接到中心支撑构件的光接收器，该光接收器包括一个或多个太阳能电池板。在这样的实施例中，该设备还可包括可操作地耦接到中心支撑构件和外部支撑构件的盖，该盖包括反射材料并且被配置成将太阳光引向光接收器。在这样的实施例中，一个或多个太阳能电池板用于为设备的至少一部分供电。

在该设备的一些实施例中，中心支撑构件包括管道或可操作地耦接到管道。在一些这样的实施例中，该设备还包括堆肥壳体，该堆肥壳体临近设备底部定位并且被配置成在收割农作物之后从种植材料接收土壤。该设备还可包括可操作地耦接到堆肥壳体和管道的堆肥输送系统，其中，堆肥输送系统被配置成从堆肥壳体接收土壤。最后，该设备可包括可操作地耦接到管道、定位在种植材料的至少一部分上方的的沉积器，其中，沉积器被配置成从堆肥输送系统接收土壤并将土壤沉积在种植材料的至少一部分上。

在一些实施例中，该设备还包括定位在种植材料的至少一部分上的收割机，其中，该收割机被配置成从种植材料收割农作物。

在一些实施例中，该设备包括可操作地耦接到内部输送组件或外部输送组件的推进组件，其中，该推进组件被配置成沿着内部输送组件和外部输送组件移动种植材料。

在本发明的一些实施例中，该设备包括加热系统，该加热系统可操作地耦接到该设备并且被配置成在整个种植材料中提供热量，或者冷却系统，该冷却系统可操作地耦接到该设备并且被配置成在整个种植材料中提供冷空气。该设备还可包括可操作地耦接到该设备的灌溉系统，其中，该灌溉系统被配置成在整个种植材料中提供水。在一些实施例中，该设备还包括可操作地耦接到该设备的照明系统，其中，该照明系统被配置成向农作物提供人造光。最后，在一些实施例中，该设备包括定位成环绕该设备的护套，其中，该护套被配置成保护所述种植材料以免受自然元素的影响。

根据本发明的实施例，提供了一种提供竖直耕种结构的方法，通过该结构，当农作物向下移动时允许农作物生长。该方法可包括：在邻近设备顶部的种植材料上种植农作物种子，其中，该设备包括中心支撑构件，至少靠近该设备外部定位的一个或多个外部支撑构件，可操作地耦接到该中心支撑构件的内部材料输送组件，可操作地耦接到外部支撑构件的外部材料输送组件，包括可操作地耦接到内部材料输送组件的内边缘和可操作地耦接到外部材料输送组件的外边缘的种植材料，以及悬挂在内边缘和外边缘之间的主体，并且其中，种植材料被配置成在农作物生长时支撑农作物。在一些实施例中，该方法可以包括在内部材料输送组件和外部输送组件允许种植材料沿向下方向移动时使带有种子的种植材料沿向下方向移动，以允许农作物生长。最后，该方法可以包括在农作物生长到期望的成熟度之后收割邻近设备底部的农作物。

在该方法的一些实施例中，该设备以螺旋构型形成，使得内部材料输送组件和外部材料输送组件将种植材料以螺旋构型从设备顶部延伸到设备底部。

在该方法的一些实施例中，内部材料输送组件或外部材料输送组件中的至少一者包括第一线缆构件，其中，种植材料包括第二线缆构件，并且其中，第一线缆构件和第二线缆构件通过线缆可操作地耦接以便将种植材料的至少一个边缘可操作地耦接到内部材料输送组件或外部材料输送组件，并且其中，线缆构件和线缆被配置成在内部材料输送组件和外部材料输送组件之间沿向下方向移动种植材料。

在该方法的一些实施例中，内部材料输送组件和外部材料输送组件中的至少一者包括可操作地耦接在一起的夹持件、滚轮和齿轮，并且其中，夹持件可操作地耦接到种植材料的内边缘或外边缘中的至少一者，并且其中，夹持件、滚轮和齿轮被配置成在内部材料输送组件和外部材料输送组件之间沿向下方向移动种植材料。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括通过邻近设备底部和设备顶部延伸的种植材料返回支撑件，将设备底部的种植材料以连续路径返回设备顶部。在该方法的一些实施例中，种植材料返回支撑件被配置成在邻近设备底部的种植材料返回支撑件内至少折叠或捆扎种植材料的外边缘。最后，在该方法的一些实施例中，在离开临近设备顶部的种植材料返回支撑件之后，种植材料返回到内部材料输送组件和外部材料输送组件之间的螺旋取向，从而形成种植材料沿其行进的连续路径。

在该方法的一些实施例中，农作物借助于可操作地耦接到中心支撑构件的光接收器生长，光接收器包括一个或多个太阳能电池板；可操作地耦接到中心支撑构件和外部支撑构件的盖，该盖包括反射材料并且被配置成将太阳光引向光接收器；并且其中，一个或多个太阳能电池板用于为该设备的至少一部分供电。

在一些实施例中，该方法还包括使用堆肥输送系统和沉积器通过管道将土壤从临近设备底部定位的堆肥壳体输送到邻近设备顶部的种植材料。在该方法的一些实施例中，中心支撑构件包括管道或可操作地耦接到管道。在该方法的一些实施例中，堆肥壳体被配置成在收割农作物之后从种植材料接收土壤。在该方法的一些实施例中，堆肥输送系统可操作地耦接到堆肥壳体和管道，其中，该堆肥输送系统被配置成从堆肥壳体接收土壤并将土壤输送到沉积器。最后，在该方法的一些实施例中，沉积器可操作地耦接到定位在种植材料的至少一部分上方的管道，并且其中，该沉积器被配置成从堆肥输送系统接收土壤并将土壤沉积在至少一部分种植材料上。

在该方法的一些实施例中，收割包括通过收割机收割，该收割机被定位在邻近设备底部的至少一部分种植材料上方，其中，该收割器被配置成从种植材料收割农作物。

在该方法的一些实施例中，种植材料沿向下方向移动通过可操作地耦接到内部输送组件或外部输送组件的推进组件，其中，该推进组件被配置成沿着内部输送组件和外部输送组件移动种植材料。

在该方法的一些实施例中，农作物在加热系统或冷却系统、灌溉系统、照明系统、护套的帮助下生长，该加热系统可操作地耦接到该设备并且被配置成在整个种植材料中提供热量，该冷却系统可操作地耦接到该设备并且被配置成在整个种植材料中提供冷空气；该灌溉系统可操作地耦接到该设备，其中，该灌溉系统被配置成在整个种植材料中提供水；该照明系统可操作地耦接到该设备，其中，该照明系统被配置成向农作物提供人造光；以及护套被定位成环绕该设备，其中，该护套被配置成保护种植材料以免受自然元素的影响。

在进一步的实施例中，提供了一种用于竖直耕种结构的设备，通过该结构允许农作物生长。该设备可包括至少靠近设备中心定位的中心支撑构件；至少靠近设备外部定位的一个或多个外部支撑构件；可操作地耦接到中心支撑构件的内部材料输送组件；可操作地耦接到外部支撑构件的外部材料输送组件；种植材料，其包括可操作地耦接到内部材料输送组件的内边缘，可操作地耦接到外部材料输送组件的外边缘，以及在内边缘和外边缘之间延伸的主体，其中，该种植材料被配置成在农作物生长时支撑农作物；并且其中，农作物被种植在该设备内的第一位置，在内部材料输送组件和外部输送组件允许种植材料移动时移动，并准备好在设备内的第二位置收割。

为了实现前述和相关目的，本发明的一个或多个实施例包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图阐述了一个或多个实施例的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各种实施例的原理的各种方式中的一些方式，并且该描述旨在包括所有这样的实施例及其等同物。

附图说明

已经概括地描述了本发明的实施例，现在将参考附图。

图1示出了根据本发明实施例的螺旋耕种设备的侧视图。

图2示出了根据本发明实施例的螺旋耕种设备的透视图。

图3示出了根据本发明实施例的使用滚轮和齿轮的种植材料输送装置组件的透视图。

图4示出了根据本发明实施例的使用滚轮和齿轮的种植材料输送装置组件的透视图。

图5示出了根据本发明实施例的使用线缆的种植材料输送装置组件的透视图。

图6示出了根据本发明实施例的使用线缆的种植材料输送装置组件的透视图。

图7示出了根据本发明实施例的堆肥壳体、堆肥输送组件和沉积器的透视图。

图8示出了根据本发明实施例的堆肥壳体、堆肥输送组件和沉积器的透视图。

图9示出了根据本发明实施例的堆肥壳体的透视图。

图10示出了根据本发明实施例的堆肥壳体和堆肥输送系统的透视图。

图11示出了根据本发明实施例的堆肥输送系统和沉积器的透视图。

图12示出了根据本发明实施例的堆肥输送系统和沉积器的透视图。

图13示出了根据本发明实施例的螺旋耕种设备的内部部分的透视图。

图14示出了根据本发明实施例的螺旋耕种设备的内部部分的透视图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的一些但不是全部的实施例。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开可以满足适用的法律要求。相同的标号始终指代相同的元件。

为了提高地块上的农作物产量，本发明的各种实施例可以提供一种设备，其包括用于支撑土壤和农作物的种植材料(例如，织物、篷布、网丝、纺织品、布或其他类似材料)，其中，种植材料从设备的顶部到设备的底部连续地竖直向下(例如，在螺旋路径或其他类似的路径中)行进(或者在其他应用中反之亦然)，土壤和种子邻近设备顶部沉积(例如，靠近种植材料的螺旋路径的顶部等)，并且收割机被定位成临近设备底部(例如，靠近种植材料的螺旋路径的末端)。利用返回支撑结构将种植材料返回到设备顶部并产生农作物可在其上生长的连续材料环。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于农业的螺旋设备100的侧视图。应当指出，如本文所使用的，螺旋设备100可以简称为“设备”100，其可以指示所述设备为种植材料110形成螺旋路径或为种植材料110形成另一种类型的路径。如图1所示，设备100可以由光接收器101(例如，向下开口的锥形或其他类似形状)、盖102(例如，盘、槽、收集器等)、中心支撑构件103、管道104(例如，任何形状或尺寸的管道)、内部材料输送组件105、外部输送组件106、种植材料110、外部支撑构件111、支撑线缆112、锚113、沉积器120、收割机130、收割机输送机131、设备基部140、堆肥壳体150和堆肥输送机151限定。

光接收器101可以可操作地耦接到中心支撑构件103和一个或多个支撑线缆112(例如，光接收器支撑线缆)。在一些实施例中，光接收器101的下侧101A可包括一个或多个太阳能电池板，其被定位成接收从盖102反射的光。在其他实施例中，光接收器101A的下侧101A可以包括一个或多个反射镜或其他反射材料，其接收从盖102反射的光并将光向下引向盖102上的位置或其他位置。在一些实施例中，光被引导到的位置可包括一个或多个太阳能电池板。在另一个实施例中，光被引导到的位置可以为收集在盖102的至少一部分中的水池，由此朝向水的光聚集可以加热盖102内的水并产生可以由设备100捕获的蒸汽。通过在整个设备100中进行管道加热和/或作为发电(例如，通过转动涡轮机)，蒸汽可以用于加热。在一个实施例中，盖102本身可以用作如下所述的水容器。在本发明的一些实施例中，光接收器101的顶侧101B还可以包括太阳能电池板，其可以进一步用于发电。

盖102可以为由任何基本上刚性的材料构成的漏斗形(例如，锥形或其他类似形状)结构。盖102的外缘102A可以可操作地耦接到每个外部支撑构件111并由其支撑。盖102的盖基部102B能可操作地耦接到管道104和/或中心支撑构件103。例如，盖的盖基部102B可以固定到管道104的外壁和/或中心支撑构件103、连接到管道104的顶部和中心支撑构件103的壁或者以其他方式固定。在一个实施例中，盖102的漏斗形构型或形成空腔的其他类似形状可允许收集雨水。在一些实施例中，盖102可以用作盆并且保留雨水以供稍后用于灌溉或产生蒸汽以用于产生热量或能量。在一些实施例中，盖102可以将雨水引导到管道104内(或邻近管道104)的装置，该装置被设计用于灌溉、产生热量或产生能量。在一些实施例中，盖102的上表面102C可以由反射材料构成。在这样的实施例中，盖102的上表面102C可以朝向用于产生蒸汽或能量的光反射器101的下侧101A向上反射太阳光。在其他实施例中，盖102的至少一部分可包括太阳能涂料、太阳能电池板或其他类似的太阳能材料，其可用于将光转换成能量以便为设备100的至少一部分供电。

中心支撑构件103可以为任何形状的杆、柱或支撑结构，其将光接收器101支撑在盖102上方的光接收器101的升高位置。在其他实施例中，中心支撑构件103还可以为设备的其他部件提供支撑，诸如但不限于管道104、内部材料输送组件105、外部材料输送组件106、外部支撑构件111等。例如，在本发明的一些实施例中，中心支撑构件103可以在一端可操作地耦接到管道104的顶部。在另一个实施例中，中心支撑构件103的至少一部分位于管道104的至少一部分内或整个管道104内，并且其中，中心支撑构件103的底部可以可操作地耦接到设备100的设备基部140。在一些实施例中，中心支撑构件103的顶部可操作地耦接到光接收器101的中心或顶部。中心支撑构件103为光接收器101提供结构支撑，以便相对于设备100的其余部分将光接收器101保持在其中心升高位置。在本发明的一些实施例中(未示出)，支撑线缆112可操作地耦接到中心支撑构件103而不是光接收器101。在一些实施例中，中心支撑构件103和管道104为一体的并且为相同的支撑构件。在其他实施例中，没有管道104，并且中心支撑构件103代替管道104。

管道104可以为圆柱形、管形或任何形状的其他开放或封闭结构。管道104可容纳设备100的若干部件(未示出)，包括堆肥输送系统710(例如螺旋输送机、铲斗系统或其他土壤或堆肥起重机)、人员进入系统(例如用于人员和材料的电梯、梯子、楼梯等)、灌溉系统(例如，用于在整个种植材料位置输送水)以及动力系统(例如，用于加热、冷却和/或照明系统)。管道104可以居中定位在设备100内，管道104的外壁为以下特征中的一者或多者提供支撑：内部材料输送组件105、种植材料110、沉积器120、收割机130和堆肥输送机151。

堆肥输送系统710可以包括螺旋输送机、铲斗系统、起重机或任何其他土壤输送机构，其将土壤从堆肥壳体150输送到沉积器120。在一些实施例中，堆肥输送系统710可以自动地将堆肥壳体150中的土壤(例如堆肥)输送到沉积器120。然而，在本发明的其他实施例中，堆肥输送系统710可以仅提供将土壤输送到设备顶部(例如，邻近种植材料螺旋路径的起点)使得人可负责传播种植材料周围土壤以种植额外的农作物的设备。

人员进入系统可以包括电梯、升降机、楼梯、梯子或任何其他人员输送机构，其允许一个或多个人从设备底部(例如，管道底部104A)行进到设备顶部(例如，管道顶部104B)，沿着管道104的垂直路径在不同点处具有可能的逗留处，使得人可以在沿着种植材料110的路径的长度检查在不同阶段生长的农作物。人员进入系统可允许人员沿着管道104向上行进，以便在不同位置处进行耕种、监测和对设备100的各种部件进行维护任务。

在一个实施例中，内部材料输送组件105可包括任何类型的导轨，其可沿管道104周围的螺旋路径和沿着管道104可操作地耦接到管道104。在一些实施例中，内部材料输送组件105可以为遵循沿着管道104的螺旋路径的单个导轨。在一些实施例中，内部材料输送组件105包括“C形梁”或一个在另一个之上的两个导轨。材料耦接器301(例如，夹持件、钩、O形环等)和耦接运动装置302(例如，滚轮、轴承、圆筒等)可以可操作地耦接到内部材料输送组件105。种植材料110可包括内边缘(例如，第一边缘等)、外边缘(例如，第二边缘等)以及在内边缘和外边缘之间延伸的主体。种植材料110的内边缘可以可操作地耦接到内部材料输送组件105，而外边缘可以可操作地耦接到外部材料输送组件106(下面进一步详细讨论)，使得内部材料输送组件105和外部材料输送组件105的位置和取向确定种植材料110的位置和取向。在一些实施例中，内部材料输送组件105的螺旋路径可以始终具有恒定的间距(每个螺旋形转弯的宽度是恒定的)。在一些实施例中，当螺旋结构向下移动时，内部材料输送组件105的螺旋路径的间距可以增加(每个螺旋的宽度沿着内部导轨105的路径不断增加)。如稍后将讨论的，沿着螺旋路径移动的这种间距的增加可以允许植物从种子生长到其成熟高度的适当空间量，而不会在螺旋旋转之间浪费设备100中的空间。

与内部材料输送组件105类似，在一些实施例中，外部材料输送组件106包括单个导轨、多个导轨、“C形梁”导轨或其他类似的导轨，以及可以可操作地耦接到外部导轨106的材料耦接器301和耦接移动装置302。此外，外部材料输送组件106可以可操作地耦接到种植材料110，因此其位置和取向确定了种植材料110的位置和取向。外部材料输送组件106可以与内部材料输送组件105等距地定位，使得外部材料输送组件106遵循围绕作为内部材料输送组件105的管道104的相同螺旋路径。然而，外部材料输送组件106具有比内部材料输送组件106更大的长度。外部材料输送组件106的螺旋路径通常可以遵循与内部材料输送组件105相同的间距，使得内部材料输送组件105和外部材料输送组件106在沿螺旋路径的所有点处基本上彼此平行地延伸。内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的这种平行取向允许种植材料110在沿着螺旋路径的所有点处基本上水平地定位在内部材料输送组件105和外部材料输送组件106之间。在本发明的其他实施例中，内部材料输送组件105和外部材料输送组件106可以定位成为种植材料110形成一定角度，以便在设备100的不同位置产生水的汇集或防止水从灌溉系统流出。应当理解，上述导轨可以为任何类型的杆、棒、轨道或其他类似装置，其允许耦接器相对于导轨移动，如下面进一步详细描述的。

参考图2，本发明的一个实施例包括一个或多个返回支撑组件201，例如，两个返回导轨，其可操作地耦接到内部材料输送组件105和外部材料输送组件106，并将内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的底部位置连接到内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的顶部位置部分。在图2所示的实施例中，返回支撑组件201水平向外(例如，从螺旋取向横向)、在设备100的最后螺旋路径下方、竖直地在外部材料输送组件106的螺旋路径外侧行进，并且水平地返回到内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的螺旋路径的起点。所示的构型产生支撑组件105、106、201的连续路径，种植材料110和任何相关的部件(例如，材料耦接器301、耦接移动装置302等)可以沿该路径连续地行进。在一个实施例中，仅使用一个返回导轨将种植材料110返回到螺旋路径的顶部。例如，外导轨和内导轨会聚在一起以将种植材料110输送回设备的外导轨和内导轨分叉以形成螺旋路径的顶部。

在一个实施例中，当种植材料110从螺旋路径(或其他形状的路径)过渡时，种植材料的至少外边缘(并且在一些实施例中，内边缘)的返回支撑件被配置用于折叠其自身或捆扎以考虑到当种植材料110返回到设备100的顶部时，种植材料的外边缘比内边缘更长。另选地，当种植材料110返回到螺旋路径(或其他类似路径)时，种植材料展开或去捆扎以变得紧密，以便接收和支撑土壤以进行额外种植。

在本发明的其他实施例中，种植材料110的外边缘和内边缘可以为相同或相似的长度，并且当遵循螺旋路径时，种植材料在邻近内部材料输送组件105的顶部上折叠，而它当路径到达返回支撑组件201时伸展。

在本发明的其他实施例中，种植材料110足够能伸展，使得当它沿着螺旋路径(或其他类似路径)时紧密，并且当种植材料从螺旋路径过渡到返回路径(反之亦然)时，种植材料的外边缘收缩和/或内边缘膨胀。

在本发明的其他实施例中，内部材料输送组件105和外部材料输送组件106可包括一根或多根线缆(例如，绳索、尼龙、复合材料、钢等)和多个构件(例如，钩形构件、孔眼构件、夹持件构件等)，其将种植材料110的外边缘可操作地耦接到外导轨(例如，杆、棒、轨道等)以及将种植材料110的内边缘可操作地内导轨(例如，杆、棒、轨道等)，如图5所示并且稍后进一步详细讨论。在本发明的一些实施例中，一根或多根线缆可以能够变紧或松开，以便控制种植材料110在内部材料输送组件105和外部材料输送组件106之间的紧密程度。

无论种植材料如何附接到内部材料输送组件105和外部材料输送组件106，种植材料110可以为支撑和/或帮助任何类型的农作物的种植和生长的任何种类的材料。如前所述，种植材料110的一些示例包括但不限于织物、篷布、网丝、纺织品、布和其他类似材料。如前所述，种植材料110位于设备100的内部材料输送组件105和外部材料输送组件106之间，使得种植材料110占据内部材料输送组件105和外部材料输送组件106之间的平面的至少一部分。种植材料110的一般功能性质是支撑土壤和农作物，沿着由内部材料输送组件105和外部材料输送组件106限定的螺旋路径(或其他形状的路径)行进，并且回收土壤和农作物的丢弃部分以作为可以回收再用作土壤的堆肥。因此，种植材料110必须足够坚固以支撑土壤和植物，以及土壤中的任何水。在一些实施例中，种植材料110对流体是不可渗透的，并且水不能通过种植材料110。在其他实施例中，种植材料110可渗透水，允许水通过至少一层种植材料110并随后下落到下面的土壤、植物和种植材料110层中。在一些实施例中，种植材料110为可拉伸的和/或柔性的，使得种植材料110可以从其正常的螺旋取向变形以跟随返回支撑组件201返回到螺旋路径的顶部。在本发明的其他实施例中，种植材料110为脊状或半脊状的，使得它不变形或可最小程度地变形，并且它被折叠或捆扎以便将种植材料110返回到螺旋路径的顶部(或其他形状的路径)。种植材料110可以为可重复使用的，因为材料未被在沿着设备100的螺旋路径期间与种植材料110相互作用的土壤、植物、水、收割等损坏或者基本上未被损坏，或通过种植材料110的任何伸展损坏。应当理解，在一些实施例中，农作物可以在种植材料上生长而不需要土壤，或者通过使用可以代替使用土壤的其他类型的化合物。

在一些实施例中，种植材料110可操作地耦接到内部材料输送组件105和外部材料输送组件106，使得种植材料110可以沿着由内部组件105和外部组件106限定的螺旋路径(或其他路径)移动。例如，在本发明的一些实施例中，种植材料110可以可操作地耦接到材料耦接器301(例如夹持件、钩、孔眼、一根或多根线缆等)。材料耦接器301可以为任何类型的耦接装置，其能够将自身固定到种植材料110的一部分并且将其自身的另一部分固定到耦接移动装置302(例如，滚轮、轴承、滑动件、环、钩、孔眼等)。这些材料耦接器301可以在一端连接到种植材料110，并且在另一端连接到可操作地耦接到一个或多个导轨或其他类似装置的耦接移动装置302。耦接移动装置302以及它们各自的材料耦接器301可以在设备100的内部材料输送组件105和外部材料输送组件105的整个导轨或其他类似装置中间隔开。材料耦接器301基于耦接移动装置302沿着内导轨和外导轨或其他类似装置的位置将种植材料110保持在特定位置。耦接移动装置302可以为允许材料耦接器301沿内导轨和外导轨(例如，杆、棒、轨道等)行进的任何装置。在一些实施例中，在种植材料的外边缘上然后内边缘上存在更多的材料耦接器301和耦接移动装置302。下面将参考图3和图4讨论材料耦接器301和耦接移动装置302的一个可能的实施例。下面将参考图5讨论材料耦接器和耦接移动装置302的另一个可能的实施例。

外部支撑构件111可以在螺旋路径的一个或多个水平(或所有水平)处可操作地耦接到设备100的外部材料输送组件106(例如，如上所述的导轨等)并支撑该外部材料输送组件106。外部支撑构件111的底部可以固定到设备100的基部140和/或直接固定到周围的地面(例如，底座等)，并且外部支撑构件111的顶部可以可操作地耦接到盖102并为盖102提供结构支撑。在一个实施例中，外部支撑构件111的底部可以固定到地面中。一些外部支撑构件111可另外可操作地耦接到设备100的其他部件(诸如沉积器120、收割机130、收割机输送机131和返回支撑组件201)并为其提供结构支撑。

在一些实施例中，设备支撑线缆112可以为设备100提供额外的支撑。设备支撑线缆112可以可操作地耦接到锚113，锚113继而固定到设备100的地面或基部140。设备支撑线缆112的末端可以可操作地耦接到外部支撑构件111的中间节段(如图所示)、下部节段和/或上部节段。此外，设备支撑线缆112可以可操作地耦接到光接收器101、盖102和/或中心支撑构件103。在一些实施例中，设备支撑线缆112可以可操作地耦接到外部支撑构件111和/或盖102的顶部，或者设备100中的任何其他部件组合。在一些实施例中，连接器112A可用于将设备支撑线缆112与外部支撑构件111、盖102和/或光接收器101可操作地耦接。在本发明的一些实施例中，设备支撑线缆112包括绳索、钢、缆线、系绳、尼龙、复合材料或能够固定设备100的任何其他线缆型材料。在本发明的一个实施例中，单个设备支撑线缆112的一端附接到外部支撑构件111的中部，并从设备100向外延伸并可操作地耦接到锚113，然后朝向可操作地与外部支撑构件111、盖102和/或光接收器101的顶部耦接的设备100顶部向后延伸。在一些实施例中，一个以上的设备支撑线缆112在一端可操作地耦接到锚113。在这样的实施例中，每个设备支撑线缆112的另一端可操作地耦接到相应的外部支撑构件111(顶部、中部或底部)、盖102和/或光接收器101。

设备100的基部140可以由允许设备100的结构支撑的任何材料构成。在一些实施例中，基部140仅仅为设备100搁置在其上面的地面。在其他实施例中，基部140为由混凝土、钢(例如梁和/或钢筋)、复合材料等形成的固体平台，其支撑设备100。在一些实施例中，基部140可以提供保护以免受自然元素诸如洪水、动物侵袭等的影响。基部140可以为管道104、内部支撑构件103、外部支撑构件111和/或锚113提供固定连接。在一些实施例中，基部140可为堆肥壳体150、堆肥输送机151和堆肥输送系统提供结构支撑和/或保护。

沉积器120可以为能够将土壤、种子、水、肥料和/或任何其他用于种植或生长农作物的材料沉积到种植材料110上的任何机构。在一个实施例中，单个沉积器120可以沉积土壤、种子、水、肥料等。在另一个实施例中，可以使用一个以上的沉积器120。在一个实施例中，沉积器120至少沉积土壤，并且一个或多个使用者可以完成种植过程。在其他实施例中，使用者可负责沉积土壤、种子、水和/或肥料。以下示例性实施例涉及沉积土壤的沉积器120，但应指出，这些实施例还设想沉积种子、肥料、水和用于种植或种植农作物的任何其他材料。在一个实施例中，沉积器120位于种植材料110的顶部或上方、位于种植材料110的螺旋路径(或其他类似路径)的顶部。沉积器120可以在一端可操作地耦接到管道104，并且在另一端可操作地耦接到外部支撑构件111中的一个外部支撑构件。在一个实施例中，沉积器120经由管道104从堆肥输送系统接收土壤。例如，堆肥输送系统可以将土壤从堆肥壳体150输送到管道104上，并且一旦土壤到达管道104的沉积器120所在位置的顶部，土壤就被输送离开管道104并且在沉积器120通过下方将土壤输送到种植材料110上之前，沿着沉积器120向外输送。当种植材料110沿着其螺旋路径以均匀的旋转速度移动时，种植材料110的线速度在靠近外部材料输送组件106的点处比靠近内部输送组件105的点处更快。由于种植材料110在沉积器120下方通过的速度的这种差异，沉积器120可以在更远离管道104的点处沉积更多的土壤或更快地沉积土壤，使得种植材料110在整个表面区域中可以具有基本上均匀的土壤厚度。这种相同的概念可用于种子种植，以使种子(和农作物)与其他种子保持基本上均匀的距离。

由沉积器120沉积的种子可以存储在沉积器120内、管道104内、堆肥壳体150中或存储在诸如筒仓的外部壳体中。在种子存储在管道104或堆肥壳体150内的实施例中，种子可以经由种子输送系统向上输送到管道104，并且输送到沉积器120，种子输送系统可以为与堆肥输送系统相同的输送系统或不同的系统。存储在外部壳体中的种子可以通过管道104输送，并沿着沉积器120向外输送，远离管道104移动。在另一个实施例中，种子可以从外部壳体输送到设备100中，被输送到位于外部材料输送组件106附近的沉积器120的端部。在其他实施例中，种子可以由一个或多个使用者手工种植。

在一些实施例中，沉积器120为可拆卸和可更换的。例如，一个沉积器120可用于种植莴苣(lettuce，生菜)。当使用者种植了足够的莴苣时，使用者可以移除莴苣沉积器120并用设计用于种植玉米的玉米沉积器120替换它。在一些实施例中，沉积器120可能能够种植不止一种类型的农作物并且不需要更换。在具有多个沉积器120的一些实施例中，第一沉积器120位于种植材料110的螺旋路径的顶部，而第二沉积器120位于种植材料110的螺旋路径的更下方的位置。第一沉积器120可以沉积土壤和种子，然后在种植材料110沿着螺旋路径行进所需的时间量之后，第二沉积器120可以将肥料沉积到土壤和种子混合物上。当种植种子之后某些时候需要对特定农作物的种子施肥时，该实施例特别有用。

收割机130可以为当种植材料110在收割机130下方或通过收割机130行进时能够从种植材料110收割农作物的任何机构。收割机130可以在一端可操作地耦接到管道104(或内部材料输送组件105)并且至少延伸到外部材料输送组件106。在一些实施例中，外部支撑构件111可操作地耦接到收割机130并且可以为收割机130提供结构支撑。收割机130通常位于种植材料110的螺旋路径的底部，但是在一些实施例中，收割机130是可移动的并且可以沿着种植材料110的螺旋路径放置在不同的位置。收割机130可以为一种机构或多种机构，其完成从土壤中移除农作物、将土壤沉积到堆肥壳体150中以及将收割的农作物转移到收割机输送机131的任务。收割机130可以为可拆卸和可更换的。例如，第一收割机130可以用于收割卷心菜，但是当农作物变成玉米时，第一收割机130可以用设计用于收割玉米的第二收割机130更换。在一些实施例中，单个收割机130可以具有足够的通用性以收割不止一种类型的农作物并且不需要更换。在一些实施例中，不使用收割机130，并且一个或多个使用人员可以代替收割农作物。在一些实施例中，收割机130主动地从种植材料110移除土壤并将用过的土壤输送到堆肥壳体150。在一些实施例中，收割机130不主动地从种植材料110移除土壤，并且当种植材料110在经由返回支撑组件201返回设备100顶部的途中包裹在其自身下方时土壤被沉积到堆肥壳体150中。

收割机输送机131可以为任何类型的机构，其可以将收割的农作物从收割机130运送到新的位置，诸如储存容器、筒仓、卡车、装配线、使用者等。在一些实施例中，收割机输送机131为传送带、滚轮、料箱或其他类似装置。收割机输送机131可在一端可操作地耦接到收割机130。

堆肥壳体150可以为地窖、容器或用于从设备100接收和保留用过的土壤的任何其他壳体设施。堆肥壳体150可以位于设备100的底部，并且可以位于设备100的基部140的顶部或内部。如图1和2所示，堆肥壳体150可以位于基部140的角落内、收割机130下方以及种植材料110沿着返回支撑组件201在其自身下面包裹的位置。这种定位可以允许收割机130和/或种植材料110通过在下面直接丢弃用过的土壤而容易地将用过的土壤沉积到堆肥壳体150中。堆肥壳体150可以允许用过的土壤和农作物的任何残余物分解、补充矿物质，并且成为可用于再次种植的土壤。在一些实施例中，一个或多个混合机位于堆肥壳体150内以混合土壤和分解植物部分。

由于该设备100的连续性质可以为本发明的一个重要方面，因此堆肥壳体150起到分解旧土壤及其植物部分并将这种用过的土壤转化为可在设备顶部在螺旋路径(或其他类似的路径)的起点处或其附近再利用的肥沃、再生的土壤的作用。

在一些实施例中，堆肥输送机151可以可操作地耦接到收割机130和堆肥壳体150，并且被配置成将从收割机130留下的土壤和剩余的植物部分输送到堆肥壳体150。在一些实施例中，堆肥疏松机可以可操作地耦接到堆肥输送机151，使得堆肥在其到达堆肥壳体150之前被覆盖或以其他方式分解。

在一些实施例中，堆肥壳体输送机151可用于将再生的土壤输送到堆肥输送系统。在一些实施例中，堆肥壳体输送机151可以为一个或多个传送带，其将堆肥输送到位于管道104内的堆肥输送系统710。应当理解，任何输送机构都可以用作堆肥输送机或堆肥壳体输送机，诸如滚轮、料箱等。在一些实施例中，不使用堆肥壳体输送机，并且堆肥输送系统直接从堆肥壳体150接收堆肥土壤。

堆肥输送系统710可以为任何载体机构(例如螺旋输送机、一系列料罐、料箱、传送带等)，其能够将堆肥土壤向上输送通过管道104并将堆肥土壤输送到沉积器120或其他分配装置。在一些实施例中，堆肥输送系统可以将堆肥土壤直接输送到种植材料110上、绕过沉积器120，沉积器120可以仅沉积种子和/或肥料。在一些实施例中，堆肥输送系统710从堆肥壳体输送机151接收堆肥土壤。在其他实施例中，堆肥输送系统710可以直接从堆肥壳体150接收堆肥土壤。堆肥壳体150、堆肥输送机151和复合输送系统710将在后面参考图7-12进一步详细描述。

在本发明的一些实施例中，在整个设备100中提供灌溉系统。灌溉系统可以为向种植材料110的整个或上方的特定位置处的农作物提供受控的水分配的任何系统。在一个实施例中，灌溉系统为在种植材料110的螺旋路径中定位在种植材料110上方的管道和喷洒器的网络。在另一个实施例中，灌溉网络仅在设备100的顶部提供水，并且种植材料110由可渗透材料构成，其允许每个水平处的农作物未使用的水向下渗透到下面的农作物层。在本发明的其他实施例中，灌溉沟渠可用于将水输送到农作物的所需区域。可以使用任何形式的灌溉，包括喷洒器、滴灌/局部灌溉、地面灌溉和地下灌溉。在本发明的一些实施例中，灌溉系统中使用的至少一些水从盖102收集的雨水中抽出。在一些实施例中，灌溉系统中使用的至少一些水可以从外部储罐或管道系统中抽出。在一些实施例中，灌溉系统使用收集的雨水，直到灌溉系统用完雨水，然后转向外部储罐或管道系统。在一些实施例中，灌溉系统可包括一个或多个流体泵，以在灌溉系统周围输送水。

在本发明的一些实施例中，在整个设备100中提供照明系统。照明系统可以为任何人造光系统，其为种植材料110的多个层中的种植农作物提供必要的光。照明系统可以使用任何类型的人造灯泡或灯管，包括但不限于白炽灯、荧光灯、钨灯、卤素灯和LED灯泡和灯管。在一些实施例中，照明系统还发射和/或辐射可能对农作物有益的热量。在本发明的一些实施例中，照明系统可包括在沿种植材料110的螺旋路径的多个点或所有点处位于种植材料110上方的灯泡(或管)。在本发明的一个实施例中，照明系统由位于光接收器101和/或盖102下方(或顶部)的太阳能电池板供电。在本发明的一些实施例中，照明系统由外部电源供电。这种外部电源可以为发电机、外部太阳能电池板、电网等。在一些实施例中，照明系统与从设备100侧面进入设备100的太阳光结合使用。

在本发明的一个实施例中提供了一种加热系统。加热系统可以为能够沿着种植材料110的整个表面或其部分向农作物和土壤提供热量的任何系统。在本发明的一个实施例中，加热系统包括由光接收器101和/或盖102产生的蒸汽，光接收器101和/或盖102将太阳光引导到由盖102收集的雨水上，由此加热系统捕获蒸汽并将其输送到整个设备100中以向农作物提供热量。在一些实施例中，加热系统使用由位于设备100内或设备100外部的加热器产生的热量。这种加热器可以由光接收器101或盖102下方(或顶部)的太阳能电池板、外部发电机、电网等供电。在一些实施例中，加热系统包括一组空气管道或其他管道材料，其能够在整个设备100中输送加热的空气。在本发明的一个实施例中，该组空气管道可以在种植材料110上方(或下方)行进，并且在整个设备100中基本上沿着种植材料110的相同螺旋路径行进。在一些实施例中，在设备100内提供单个加热器，或者向设备100提供单个加热的通风口，由此单个加热单元能够将整个设备100加热到适合农作物的温度。这样的实施例可能涉及设备100周围的护套或其他绝缘壳体，以将发出的热量捕获在设备100内。

在本发明的一些实施例中，提供了一种冷却系统。冷却系统可以为能够沿着种植材料110的整个表面向农作物和土壤提供冷空气的任何系统。在本发明的一个实施例中，冷却系统由光接收器101和/或盖102下方(或顶部)的太阳能电池板、外部发电机、电网等供电。在一些实施例中，冷却系统包括一组空气管道或其他管道材料，其能够在整个设备100中输送冷却的空气。在本发明的一个实施例中，该组空气管道可以在种植材料110上方(或下方)行进，并且在整个设备100中基本上沿着种植材料110的相同螺旋路径行进。在一些实施例中，在设备100内提供单个空气冷却器(例如，空调等)，或者向设备100提供单个冷却空气通风口，由此单个冷却单元能够将整个设备100冷却到所需的农作物温度。这样的实施例可能涉及设备100周围的护套或其他绝缘壳体，以将冷空气捕获在设备100内。在一些实施例中，加热系统和冷却系统为单个加热和冷却系统的一部分，其有助于维持设备100内的农作物的期望温度。

在一些实施例中，提供护套以总体上环绕、隔离和保护农作物和设备100。护套(例如，壳体、包装物等)可以为环绕设备100的侧面和/或顶部的任何类型的材料。在一些实施例中，护套使设备100绝缘，以帮助在设备100内维持农作物的期望温度。在一些实施例中，护套可以足够坚固以保护设备100免受动物、风、降水(例如，雪、大雨等)以及可能伤害农作物的其他自然元素的影响。护套可以为透明的，从而允许阳光从侧面进入设备100并向至少一些农作物提供直射阳光。

可以在设备100内部或外部提供种子存储装置。种子存储装置可以为筒仓、容器或任何其他种子容纳构件，其能够长时间保存种子而不会对种子造成损害。在一个实施例中，种子存储装置位于沉积器120内。在其他实施例中，种子存储装置在沉积器120外部，因此包括种子输送机，其将种子从种子存储装置输送到沉积器120。在一些实施例中，该种子输送机为自动化系统，其在连续或根据需要的基础上将种子输送至沉积器120。

在本发明的一些实施例中提供了储水箱。储水箱可以为能够保存水的任何类型的容器(例如水塔、水箱、井等)。储水箱可以位于设备100内(例如，在管道104内，在基部140的顶部上等)，或者它可以位于设备100的外部。在一些实施例中，由盘102收集的雨水可以被路由到储水箱以便储存。储水箱还可以从外部水系统接收水，该外部水系统包括管道、井、其他雨水捕集器等。在储水箱位于种植材料110的最高点下方的实施例中，水存储装置可以包括水提升机构(例如泵、水桶等)。水提升机构可以自动或手动供电。在本发明的其他实施例中，储水箱可位于设备100的顶部。

本文描述的被支撑在种植材料110的至少一部分上方的系统可以由外部材料输送组件106、内部材料输送组件105和/或可以定位在外部材料输送组件106和内部材料输送组件105之间的系统支撑件支撑和/或可操作地耦接到外部材料输送组件106、内部材料输送组件105和/或系统支撑件。例如，在外部材料输送组件106和内部材料输送组件105之间可以存在交叉撑条、桁架或其他类似的系统支撑件，以将种植材料110支撑在系统支撑件上方，并且支撑本文描述的系统支撑件下面的各种部件。

图3和图4示出了本发明的一个可能的实施例，并且描述了材料耦接器301、耦接移动装置302和内导轨(例如，内部材料输送组件105)以及齿轮303和齿轮轴305的一种构型。如图所示，内部材料输送组件105(诸如导轨)可包括“C形梁”构造，也称为“C形通道”。耦接移动装置302可定位在内导轨的通道内。相同的构型也可以用于外部材料输送组件106。图3中所示的耦接移动装置302包括具有两个轮302A和杆302B的滚轮，但是可以替代地使用滑动件和其他类型的耦接移动装置302。在图3所示的实施例中，每个耦接移动装置302包括位于耦接移动装置302的每个端部的两个轮302A。两个轮302A被定位在导轨的壁架105A和105B内，使得轮302A可以沿着壁架105A和105B滚动，使耦接移动装置302沿着内导轨的C形梁通道滚动。轮302A可以独立于杆302A滚动，或者整个耦接移动装置302可以沿着内导轨成一体滚动。如图所示，材料耦接器301(示为夹持件)可操作地耦接到耦接移动装置302的杆302A。材料耦接器301的另一端可操作地耦接到种植材料110(未示出)。出于说明的目的，图3中仅示出了一个材料耦接器301，但是应指出，所示的每个耦接移动装置302可以与如图所示的材料耦接器301可操作地耦接。因此，当耦接移动装置302沿内导轨105移动时，材料耦接器301和整个种植材料110(未示出)将平行于移动耦接装置302移动。

如图3和图4中进一步所示，提供一个或多个齿轮303以提供使耦接移动装置302沿内导轨(或其他类型的内部材料输送组件105)移动所需的力。可以沿着外导轨(或其他类型的外部材料输送组件106)使用相同的齿轮概念，使得种植材料110沿着内导轨和外导轨以恒定的旋转速度移动。图3中所示的齿轮303绕齿轮轴305旋转并包括多个齿轮齿304。内部材料输送组件105(诸如C形导轨)可包括位于内导轨“C”的后部的孔105C，在孔105C处，齿轮304的齿可进入内导轨105的通道。这些齿轮齿304可以与耦接移动装置302(例如，滚轮等)接合。发动机(未示出)或其他动力源可将旋转力310施加到齿轮轴305(或直接施加到齿轮303)。该旋转力310使齿轮305旋转，使其齿轮齿304移动通过内导轨孔105C，在孔105C处，齿轮齿304与一个或多个耦接移动装置302(例如，滚轮等)接合，并沿着内导轨的通道推动耦接移动装置302(例如，滚轮等)。当在整个内导轨和外导轨上施加这种推进力时，种植材料110沿着由内导轨和外导轨限定的螺旋路径移动。当然，由于内导轨和外导轨的路径为螺旋形的，因此齿轮303可能需要定位成使得它们基本上平行于内导轨和外导轨的平面定位。为了保持种植材料110的恒定旋转速度，用于外部材料输送组件106的发动机和齿轮303组件可能需要以比内导轨的发动机和齿轮303组件更快的线速度移动相应的耦接移动装置302。在其他实施例中，内部材料输送组件105和外部材料输送组件106(例如，导轨)的传动比可以为不同的，使得单个动力源和/或驱动机构可以以相同的速度为所有齿轮提供动力。另选地，可利用多个动力源和/或驱动机构来驱动内部材料输送组件105和/或外部材料输送组件106的一个或多个齿轮。

同样，图3和图4中所示的齿轮组件仅仅是一种类型的组件的示例，其可以为内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的一部分，或者为单独的组件(例如，推进组件)。应当理解，许多其他推进组件可用于沿着内部材料输送组件105和外部材料输送组件106移动种植材料110。

图5和图6示出了本发明的一个可能的实施例，并描述了内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的一种构型，在该构型中，材料耦接器301可包括可操作地耦接到种植材料110的耦接器和将种植材料110上的耦接器可操作地耦接到材料输送组件中的耦接器的线缆510。在一个示例性实施例中，内部材料输送组件105为具有C形梁构型的导轨。耦接移动装置302包括位于C形梁的通道内的滚轮521，其具有远离滚轮521延伸的移动耦接环520(例如，钩、孔眼、环等)。材料耦接器301可包括材料耦接环530，其可操作地耦接到种植材料110并且远离种植材料110延伸。在一些实施例中，移动耦接环520(例如，第一线缆构件)和材料耦接环530(例如，第二线缆构件)可以被认为是“线缆构件”(例如，一种类型的线缆支撑结构)，其可以支撑并可操作地耦接到线缆510。线缆510可以在耦接移动环520和材料耦接环530之间穿过或编织。这样，线缆510可操作地耦接到移动耦接环520和材料耦接环530，并且具有被紧固或松开的能力，以便调节种植材料110在内部输送材料组件105和外部输送材料组件106之间的紧密程度。图5和6所示的示例性实施例示出了在移动耦接环520和材料耦接环530之间穿过的线缆510。在一些实施例中，类似于图3和图4中描述的齿轮系统的齿轮系统可在滚轮521上提供推进力，使整个组件滑动，包括沿内部材料输送组件105的种植材料110。在另一个实施例中，另一种类型的推进机构可以在线缆510上施加力，沿着内部材料输送组件105拉动线缆，并因此拉动整个组件。

应当理解，虽然本文已经描述和示出了用于内部材料输送组件105和外部材料输送组件106的多种不同构型，但是这些组件可以具有任何类型的部件或构型，其允许种植材料110沿诸如本文所示的螺旋路径的路径行进以允许农作物生长、被收割并用另外的农作物更换。

图7至图12示出了本发明的一个可能的实施例，并描述了堆肥壳体150、堆肥输送机151、堆肥输送系统710和沉积器120的一种构型。应当指出，在图7-图12中移除了设备100的一些元件，以便可以更详细地观察所示元件。例如，管道104已被移除，使得可定位在管道104内的堆肥输送系统710是可见的。

图7和图8示出了本发明的一个可能的实施例，并描述了堆肥壳体150、堆肥输送机151、堆肥输送系统710和沉积器120的一种配置。堆肥输送机151可以从收割机130接收土壤和剩余的植物材料。术语“堆肥”可以指任何土壤和植物材料，并且通常推断土壤中的植物材料是分解的。堆肥输送机151可以被配置成通过堆肥疏松机720输送该堆肥并将材料输送到堆肥壳体150。堆肥捣碎机720可以为能够分解和/或混合堆肥的任何机构，包括任何疏松机、粉碎机、木材削片机、混合机等。堆肥输送机转向器730可以可操作地耦接到堆肥壳体150内的堆肥输送机151。堆肥输送机转向器730可以将堆肥转移离开堆肥输送机并进入堆肥壳体150中。在一些实施例中，堆肥输送机转向器730可沿堆肥输送机151滑动，并且堆肥输送机转向器730的位置确定堆肥进入堆肥壳体150的点。

堆肥中耕机740(例如，中耕机、犁、混合机、耕耘机、旋耕机、推土机等)可以可操作地耦接到堆肥壳体150并且被配置成在堆肥壳体150内培养和/或混合堆肥。堆肥中耕机740可以分裂堆肥，其在分解植物材料的过程中帮助堆肥、使堆肥均匀化、并且准备堆肥以用于支持种子和植物生长。堆肥中耕机740可以可操作地耦接到一个或多个滑轨741、742(例如，杆、棒、导轨等)，其允许堆肥中耕机740在整个堆肥壳体150上移动，使得可以培养堆肥壳体150内的堆肥的每个节段。

堆肥输送转向器751可操作地耦接到堆肥壳体150、堆肥壳体输送机750(图7中未示出)和/或堆肥输送系统710。堆肥输送转向器751可以为能够将堆肥从堆肥壳体150转移到堆肥输送系统710中的任何机构(例如，弯曲壁、倾斜壁、犁或其他类似的堆肥土壤移动器)。图7和8中所示的堆肥输送转向器751包括位于堆肥壳体150的拐角处并且被配置成将堆肥从堆肥壳体150转移到堆肥输送系统710中的弯曲壁。在一些实施例中，堆肥输送转向器751可将堆肥推入堆肥输送系统710中。在其他实施例中，堆肥被推向堆肥输送转向器751，并且堆肥输送转向器751简单地将堆肥转移到堆肥输送系统710中。在本发明的一个实施例中，堆肥壳体150填充有堆肥，使得当堆肥输送机转向器730将新的堆肥从堆肥输送机151转移到堆肥壳体150中时，较旧的堆肥被推向堆肥输送转向器751，从而使堆肥输送转向器751将至少一些堆肥转移到堆肥输送系统710中。在本发明的一个实施例中，堆肥壳体输送机750可以可操作地耦接到堆肥壳体150，使得当堆肥从堆肥输送机151推入堆肥壳体中时，至少一些堆肥被推到堆肥壳体输送机750上，然后可以将堆肥输送到堆肥转向器751。

堆肥输送系统710可以为任何机构，其被配置成从堆肥壳体151接收堆肥，将堆肥向上输送到沉积器120(例如，通过管道104，在管道104外部，或通过另一个空腔)，并且将堆肥输送到沉积器120。堆肥输送系统710的基部711可以可操作地耦接到堆肥壳体150。在一些实施例中，堆肥输送系统710的基部711可另外可操作地耦接到堆肥输送转向器751。在一个实施例中，堆肥输送系统710可包括两个连续的容器输送组件712，其中连续的容器输送组件712被配置成允许一个或多个容器713沿连续路径移动。两个容器输送组件712可以为任何类型的支撑件(例如，诸如杆、棒、轨道、脚手架、梁等的导轨)，其能够允许一个或多个容器713沿由容器输送组件712限定的连续路径移动。在一个实施例中，仅提供一个容器输送组件712。容器713可以为任何胶囊、纵槽、壳体、水桶或壳体，其被配置成接收堆肥、限制堆肥并将堆肥输送到沉积器120。

沉积器120可以可操作地耦接到容器输送系统710的顶部714，并且可以被配置成从一个或多个容器713接收堆肥(例如，土壤)。在该代表性实施例中，沉积器120包括沉积器输送机121、沉积器转向器122、沉积器犁123和沉积器播种机124。在一些实施例中，沉积器输送机121、沉积器转向器122、沉积器犁123和沉积器播种机124可以封闭在单个沉积器120内(并因此包括单个沉积器120)。在其他实施例中，沉积器输送机121、沉积器转向器122、沉积器犁123和沉积器播种机124中的一者或多者可以与其他分离，并此位于单独的沉积器120内。出于示例目的，在图7、图8、图11和图12中，每个沉积器元件应被视为一个单独的沉积器120。

沉积器输送机121可以为能够将土壤输送穿过沉积器120的任何机构。沉积器转向器122(例如，弯曲壁、倾斜壁等)可以为能够将土壤从沉积器输送机121转移到下面的种植材料110上的任何机构(未示出)。图7和8中所示的沉积器转向器122包括弯曲壁，该弯曲壁可操作地耦接到沉积器输送机121并且被配置成将堆肥从沉积器输送机121转移到下面的种植材料110上(未示出)。沉积器犁123(例如，犁、中耕机、草耙、耕种机等)可以为任何机构，其被配置成将沉积的土壤调节成可接受种植种子用于农作物生长的取向。在一些实施例中，沉积器犁123可包括具有向下延伸的多个耙子的固定支柱，使得当种植材料110在沉积器犁下方行进时土壤可被分成多行。在另一个实施例中，并且如图7和8所示，沉积器犁123可包括旋转支柱，其具有从其延伸的多个盘，该支柱和/或盘旋转使得穿过沉积器犁的土壤可分成多行。

最后，沉积器播种机124可以包括支柱，该支柱在支柱下方具有多个孔，该支柱被配置成使得种子可以穿过支柱并且沉积在穿过沉积器播种机124下方的土壤上。在一些实施例中，沉积器播种机124沉积种子的速率可在支柱上的不同点处变化。如前所述，由于种植材料120的线速度在沉积器播种机124的长度上变化，因此沉积器播种机可以在距离设备100的中心更远的距离处以更快的速率沉积种子。在一些实施例中，沉积器播种机124还可以将肥料和/或水沉积到土壤和种植材料110上。

为了突出图7和8中所示的设备和元件的循环性质，由沉积器120沉积的土壤和种子将沿着由内部材料输送组件105和外部材料输送组件106限定的循环路径行进，在种植材料110顶部行进，直到土壤和成熟农作物到达收割机130。收割机139可以收割农作物并将土壤和植物残余物作为堆肥丢弃到堆肥输送机151中。在堆肥输送机转向器730将堆肥推入堆肥壳体150之前，堆肥输送机可以将堆肥输送通过堆肥疏松机720。随着更多的堆肥进入堆肥壳体150，该堆肥朝向堆肥输送系统710行进，同时偶尔被堆肥中耕机740耕种。当堆肥到达堆肥输送系统710时，堆肥输送转向器751将堆肥转移到堆肥容器713中。填充有堆肥的容器713然后沿着堆肥输送组件712向上行进到管道104，并将堆肥(现在称为土壤或堆肥土壤)沉积到沉积器输送机121上。沉积器输送机121将土壤向外输送远离管道104，直到沉积器转向器122将土壤从沉积器输送机121推出并推到种植材料110上。然后土壤穿过沉积器犁123，被分成多行以准备好种植。最后，沉积器播种机124将种子沉积到土壤上(或沉积到土壤中)，并重复该过程。

图9示出了本发明的示例性实施例，具体地堆肥壳体150、堆肥输送机151、堆肥疏松机720、堆肥输送机转向器730、堆肥中耕机740的一个堆肥滑轨742的特写透视图。

图10示出了本发明的示例性实施例，具体地堆肥壳体150、堆肥输送机151、堆肥输送机转向器730，堆肥中耕机740的滑动棒741、742、堆肥中耕机740、堆肥壳体输送机750、堆肥壳体输送转向器751、堆肥输送组件712和容器713的特写透视图。

图11和图12示出了本发明的示例性实施例，具体地堆肥输送组件712、容器713、沉积器输送机121、沉积器转向器122、沉积器犁123和沉积器播种机124的特写透视图。

在本发明的一些实施例中，螺旋路径可以设定为以取决于正在播种的农作物的速率移动，使得当一排农作物到达设备的底部时，它们准备好收割。在其他实施例中，螺旋路径移动的速率可以根据每行农作物的生长方式而变化。在本发明的一些实施例中，可以调节材料输送组件105、106的位置，使得可以在不同的生长时期期间基于农作物的高度生长不同类型的农作物。例如，在路径的起点附近，上部路径和上部路径下方的下部路径之间的空间是最小的，因为只有种子或农作物的一小部分伸出地面。上部路径和下部路径之间的空间逐渐增加，直到路径到达底部，使得正在生长的农作物具有足够的高度来生长，但也可以尽可能地形成最大的表面积。

图13为本发明的另一个实施例，其示出了螺旋设备1300的内部部分的透视侧视图。应当理解，该内部部分1300示出了整个螺旋设备的选择部分，并且可以包括来自其他实施例的所有或一些前述部件，诸如收割机130、收割机输送机131、设备基部140、堆肥壳体150、堆肥输送机151等。还应理解，在一些实施例中，这些先前描述的部件中的任何一个部件可能出现不止一次。内部部分1300由两个螺旋路径1310、1320限定，种植材料110可位于两个螺旋路径1310、1320之间。虽然图13中示出了两个螺旋路径1310、1320，但是任何数量的螺旋路径可以包括在设备中(例如，如图13所示的一条路径、两条路径，如图14所示的三条路径、四条路径、五条路径或更多路径)。因此，应当理解，关于图1-12所示的设备可以包括返回系统1350、1360，其允许种植材料沿一个或多个路径返回，如下面进一步详细描述的。

取决于应用，螺旋路径1310和1320可以以相同或不同的速度移动，并且可以用于培养不同的农作物，农作物可以使用附接到输送组件105、105A和106的一个或多个收割机130来收割。另外，在一些实施例中，一个或多个螺旋路径可以为静止的。在一些这样的实施例中，沉积器120和/或收割机130可以可操作地耦接到内部材料输送组件105和105A和外部材料输送组件106中的一者或多者，使得沉积器120和/或收割机130可以沿着螺旋路径行进以沉积土壤、种子或肥料，或收割种植材料上生长的农作物。因此，每个路径(例如，两个、三个、四个等)可以具有其自己的收割机130和/或沉积器120，或者单个收割机130和/或沉积器120可以用于多个路径(例如，两个、三个、四个等)。

在设备1300的一些实施例中，螺旋路径1310上的种植材料110独立于螺旋路径1320上的种植材料110移动。此外，如图13所示，用于每个螺旋路径1310和1320的种植材料110可以包裹返回系统1350、1360，并且与材料输送组件105、105A和/或106重新接合，使得种植材料110在螺旋路径周围形成连续的环。在一些实施例中，返回系统1350、1360可以包括滚轮、狭槽，或者可以包括在输送组件中使用的相同元件，以使种植材料110沿其来的路径返回。例如，最外侧螺旋路径1320中的种植材料110可以从设备的顶部行进、沿着设备在螺旋路径1320中行进、围绕返回系统1360(例如，滚动构件等)行进，并且在向下移动的种植材料110的相反方向上向上行进通过螺旋路径1320，直到它到达设备顶部的返回系统1350(例如，滚动构件等)，在设备顶部处，种植材料110然后围绕返回系统1350回绕，以再次开始向下运动。在一些实施例中，种植材料110不与材料输送组件105、105A和/或106重新接合，而是通常悬挂在材料输送组件105、105A和/或106下方，或者定位在位于返回到设备1300顶部的输送组件105、105A下方的单独返回输送组件(未示出)上。

返回系统1350、1360(例如，滚动构件等)可以为固定的并且包括允许种植材料110围绕返回系统移动使得种植材料110沿着其最初向下行进的螺旋路径向上行进的导轨。附加地或另选地，一个或多个返回系统(例如，滚动构件等)可以被供电，例如，机械地旋转一个或多个滚轮使得种植材料110在其配置的螺旋路径1310或1320中沿着设备移动。例如，在一些实施例中，种植材料被滚轮接合，使得在滚轮旋转时，种植材料110和滚轮之间的摩擦在种植材料110上提供使得种植材料110在整个设备中移动的力。在本发明的一些方面，另外的滚轮可以位于在螺旋路径中向下移动的种植材料110和在螺旋路径中向上移动的种植材料110之间。

在实施例中，最内侧螺旋路径1310上的种植材料110以与最外侧螺旋路径1320上的种植材料110不同的速度移动。因此，与每个螺旋路径1310、1320相关联的相应返回系统1350、1360(例如，滚动构件等)可以以不同的速度操作(例如，旋转等)和/或在种植材料110上提供变化的力以在两个螺旋路径1310和1320之间实现种植材料110的速度差异。

通过将种植材料110包裹在种植材料110跟随沿螺旋设备1300的路径的相同螺旋路径下方返回，整个设备1300可以连续运行而不必更换种植材料110的节段，并通过不要求种植材料110行进到设备1300的外部而返回到设备1300的顶部来节省空间。

在设备1300(未示出)的一些实施例中，在螺旋路径1310或1320的底部处的改进的返回系统(例如，滚动构件等)可以在种植材料110到达其螺旋路径1310或1320的末端时接受种植材料110，并且像地毯一样使种植材料110向上滚动。在一些这样的实施例中，种植材料110可以为可拆卸和可更换的节段，使得当一个节段被改进的滚轮完全卷起时，它可以与设备1300中的其他种植材料110分离，并且种植材料的卷起节段可以更容易地运回到种植设备的顶部以便重新附接。此外，重新附接过程可包括主轴或其他可旋转的滚轮保持器，其允许种植材料110的卷起节段直接从其卷起状态进入螺旋路径1310或1320。

在本发明的其他实施例中，返回系统1350、1360可以允许种植材料110松弛，因此，在种植材料开始返回之前，可以根据需要对其进行检查、修理和/或更换。

当然，每个螺旋路径1310和1320可以在使用哪种类型的返回系统、种植材料110的速度、种植材料的移动方向(例如，向下或向上)以及种植材料110是否完全移动通过设备(例如，一些种植材料可以在路径中静止，而其他种植材料移动)而变化。

在一个实施例中，该设备包括内部材料输送组件105、外部材料输送组件106和至少一个辅助输送组件105A。或者说，每个路径可具有内部材料输送组件105和外部材料输送组件106，并且一个路径的外部材料输送组件105A可以与另一个路径的内部输送组件105A相同(或者如下所述耦接在一起)。

与先前本文描述的材料输送组件105和106类似，在一些实施例中，辅助材料输送组件105A包括单个导轨、多个导轨、一个或多个“C形梁”导轨或其他类似的导轨以及可以可操作地耦接到材料输送组件105A的材料耦接器301和耦接移动装置302。此外，辅助材料输送组件105A可以可操作地耦接到种植材料110，因此其与内部材料输送组件105或外部材料输送组件106相结合的位置和取向确定种植材料110的位置和取向。应当理解，辅助输送组件105A可以包含双面设计，使得包含在辅助材料输送组件105A内的一个或多个导轨可以支持每个螺旋路径的独立移动。例如，在一些实施例中，补充材料输送组件105A的一侧可以用作外部材料输送组件，如外部材料输送组件106，其用于种植材料的最内侧螺旋路径。另外，补充材料输送组件105A的相对侧可以用作内部材料输送组件，如内部材料输送组件105，其用于种植材料的最外侧螺旋路径。在一些实施例中，辅助材料输送组件105A包括两个单独的导轨梁，其中一个导轨用作外部输送组件，如用于最内侧螺旋路径的外部输送组件106，另一个导轨用作内部输送组件，如用于最外侧螺旋路径的内部输送组件105。

在本发明的一些实施例中，螺旋设备1300的内部部分包括外部支撑构件111和内部支撑构件111A(另外称为辅助支撑构件)。内部支撑构件111A可以沿着螺旋设备1300的内半径并且沿着辅助输送组件105A的路径相对于外部支撑构件111和中心支撑构件103同心地放置。此外，辅助支撑构件可以被放置在螺旋设备的半径内的任何其他区域中，并且可以用作其他部件(诸如沉积器120和/或收割机130)的支撑件。

如前所述，收割机130可以为当种植材料110在收割机130下方或通过收割机130行进时能够从种植材料110收割农作物的任何机构。在包含多个路径的某些实施例中，可以包括至少两个收割机130，使得可以彼此独立地收割不同的农作物。收割机130可以在一端可操作地耦接到管道104(或内部材料输送组件105，或辅助材料输送组件105A，或外部材料输送组件106)并且至少延伸到外部材料输送组件106。在一些实施例中，外部支撑构件111或内部支撑构件111A可操作地耦接到收割机130并且可以为收割机130提供结构支撑。收割机130通常位于种植材料110的螺旋路径的底部，但是在一些实施例中，收割机130是可移动的并且可以沿着种植材料110的螺旋路径放置在不同的位置。收割机130可以为一种机构或多种机构，其完成从土壤中移除农作物、将土壤沉积到堆肥壳体150中以及将收割的农作物转移到收割机输送机131的任务。收割机130可以为可拆卸和可更换的。本文之前讨论的一个或多个沉积器120可以类似地定位在设备1300内。

虽然该设备的一些实施例使用收割机，但应该知道可以用手或动物收割农作物。例如，农民可以进入设备的底部部分，使得他们可以采摘农作物，使用手持式机器收割农作物，对农作物进行分类等。附加地或另选地，该设备可用于喂养诸如猪、牛、山羊、鸡等的牲畜。例如，该设备可用于在螺旋路径上生长草，使得草作物在设备的底部达到成熟。设备的底部可以邻接牲畜销、饲养区域等，在区域中，动物可以直接从耕种设备吃草作物。通过这种方式，可以以相对小的占地面积定期生产大量的饲料。此外，不会由于踩踏、恶劣天气以及通常与使用大田饲养牲畜相关的其他自然原因而造成农作物损失。

图14为本发明的另一个实施例，其示出了具有三个螺旋路径1410、1420、1430的螺旋设备1400的内部部分的侧视图。应当理解，该内部部分1400示出了整个螺旋设备的选择部分，并且可以包括来自其他实施例的所有或一些前述部件，诸如收割机130、收割机输送机131、设备基部140、堆肥壳体150、堆肥输送机151等中的一者或多者。还应理解，在一些实施例中，这些先前描述的部件中的任何一个部件可能出现不止一次。内部部分1400由三个螺旋路径1410、1420、1430限定，种植材料110可放置在三个螺旋路径1410、1420、1430之间。取决于应用，螺旋路径1410、1420、1430可以以相同或不同的速度移动，并且可以用于培养不同的农作物，农作物可以使用附接到输送组件105、105A和106的一个或多个收割机130来收割。在一个实施例中，该设备包括内部材料输送组件105、外部材料输送组件106和至少两组辅助输送组件105A(即，一组设置在螺旋路径1410、1420之间，并且一组设置在1420、1430之间)。与材料输送组件105和106类似，在一些实施例中，辅助材料输送组件105A各自包括单个导轨、多个导轨、“C形梁”导轨或其他类似的导轨以及可以可操作地耦接到材料输送组件105A的材料耦接器301和耦接移动装置302。此外，辅助材料输送组件105A可以可操作地耦接到种植材料110，因此它们与内部材料输送组件105、外部材料输送组件106或其他辅助材料输送组件105A相结合的位置和取向确定种植材料110的位置和取向。应当理解，辅助输送组件105A可以包含双面设计，使得包含在辅助材料输送组件105A内的一个或多个导轨可以支持每个螺旋路径的独立移动。因此，如前所述，每个路径可被描述为具有内部材料输送组件105和外部材料输送组件106，它们中的每者可以为可操作地耦接到另一个材料输送组件的单个材料输送组件和/或双材料输送组件。

在本发明的一些实施例中，螺旋设备1400的内部部分包含外部支撑构件111和内部支撑构件111A。内部支撑构件111A可相对于外部支撑构件111和中心支撑构件103沿着螺旋设备1400的内半径并沿着输送组件的最外侧螺旋路径1430的外部路径同心地放置。另外，辅助支撑构件可以同心地放置在螺旋设备的半径内的任何其他区域中，并且可以用作其他部件(诸如辅助材料输送组件105A、收割机130等)的支撑件。如前所述，收割机130可以为当种植材料110在收割机130下方或通过收割机130行进时能够从种植材料110收割农作物的任何机构。在包含多个路径的某些实施例中，可以包括至少两个收割机130(例如，两个、三个、四个、五个等)，使得可以彼此独立地收割不同的农作物。收割机130可以在一端可操作地耦接到管道104(或内部材料输送组件105，或辅助材料输送组件105A，或外部材料输送组件106)并且至少延伸到外部材料输送组件106。在一些实施例中，外部支撑构件111或辅助支撑构件111A可操作地耦接到收割机130并且可以为收割机130提供结构支撑。

如上所述，螺旋路径1410、1420、1430中的每者可以为静止的或可移动的，并且可以不同地配置以允许材料返回到设备的顶部。因此，最内侧螺旋路径1410、中间螺旋路径1420和最外侧螺旋路径1430可以使用相同、相似或不同的机构来移动种植材料和/或从种植材料110中沉积和收割农作物。例如，最内侧螺旋路径1410上的种植材料110可以为静止的，并且可移动沉积器和可移动收割机可以沿着螺旋路径1410行进以沉积土壤、种子、肥料、水等，并且一旦农作物已生长期望的量就可以收割它们。另外，中间螺旋路径1420中的种植材料110本质上可以为分段的，使得螺旋路径1420底部的改进的滚轮将种植材料110向上滚动以便于在设备1400的顶部手动移动和重新附接。最后，最外侧的螺旋路径1430可以包括两个可移动的与种植材料110张紧的返回系统1350、1360(例如，滚轮等)，其中种植材料110在整个螺旋路径1430中在下面自身返回(例如，环绕每个滚轮或类似物)，使得种植材料110形成连续的环。虽然图14中示出了三个螺旋路径1410、1420和1430，但是可以设想任何数量的螺旋路径，每个路径能够具有任何宽度并且利用本文所述的种植材料移动和/或沉积和收割过程中的一者或多者。

应当理解，无论返回系统1350、1360如何返回材料，种植材料110都可以返回到种植材料110下面的种植设备的起点，其中农作物在种植材料110上生长。这样，种植材料可以沿着路径行进并且在路径下方返回到临近设备顶部，或者种植材料可以沿着路径向上行进并且向下返回到临近设备底部。无论构型如何，路径可以形成种植材料的连续环。

在一些实施例中，设备的占地面积可以为任何尺寸，诸如四分之一、三分之一、二分之一、三分之二、四分之三或整个英亩或大于一英亩。在本发明的其他实施例中，设备的尺寸可以在这些值中的任何一者之间、与这些值重叠或者在这些值之外。取决于设备的高度，种植材料的表面积可以为设备所在的土地的占用面积大小的10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、75倍、100倍或更多倍，或者为2倍至100倍或更多倍。在本发明的其他实施例中，设备的尺寸可以在这些值中的任何一者之间、与这些值重叠或者在这些值之外。

另外，本发明中生长的农作物也将比在农田上正常条件下生长的农作物生长得更快，因为封闭系统允许使用者在整个生长周期(从发芽到收割)中保持每种农作物生长的所需条件。由于设备的温度保持能力，农作物可以全年生长。对于一些农作物，本发明可以允许3-8个生长季节(或在该范围内、该范围外或重叠的另一个范围)，这取决于农作物的类型，而陆地上的传统耕种仅提供一个。该系统还允许使用者添加可以利用来自鱼类消化的丰富营养素的水产耕种特征，已知在许多情况下，其将植物的生长增加2倍。该系统还具有消除或减少有害农药的使用、降低有害农药的成本和损害以及消除或减少对设计用于抵抗干旱、极端条件或改变的生长速率等的转基因植物的需求的能力。因此，农作物在该环境中生长的速率可以为在农田上生长的农作物的速率的约1.5、2、3、4、5倍等，或者为1.5至4倍或更多倍(或者在该范围内、该范围外或与该范围重叠)。

由于土壤和水中更多的可利用养分在传统农田中受到限制，因此也可以更密集地种植农作物。该系统还减少了燃烧化石燃料的使用以及收割和输送农作物到最终消费者所需的总碳占用面积，因为该设备可以建立在任何农村或城市占用面积中，并且种植比使用土地的占用面积更多的农作物。

相比可以在相同占用面积土地上种植的农作物的量，可以使用该设备种植的农作物的量可以为至少50、75、100倍或更多倍(或者在这些值内的任何范围、这些值之外或超出这些值)，这取决于设备中的层数、农作物类型、种植材料的占用面积、肥料、温度调节、浇水周期、照明(例如，照明的类型、数量和周期)等。虽然图1-12示出了本发明的一些实施例，但也考虑了几种替代设计。例如，在一个实施例中，设备100可以不具有返回支撑组件201。在这样的实施例中，种植材料110可以包括可拆卸和可附接的节段。在通过收割机130之后，这些节段可以从尾节段移除，并且在螺旋路径的顶部处重新附接到种植材料110的其余部分。当种植材料110不是非常柔软或可伸展并且沿着返回支撑组件201使种植材料110通过会对种植材料110造成损害时，这种设计可能特别有用。另外，如前所述，土壤仍然可以连续地通过设备100，因此农作物生产不会减慢或停止。

在本发明的另一个实施例中，种植材料110可以沿着与上述种植材料110向下移动的相同路径向上移动(例如，在螺旋中向上)。在这样的实施例中，种植材料110可以在设备底部附近开始、向上行进、在顶部附近结束(例如，在顶部附近收割农作物)并且返回到底部(例如，以连续运动)。在该实施例中，所述装置和每个装置的使用可以在相反的方向上进行，诸如农作物种植在底部并且在顶部收割。

在一些实施例中，该设备可以位于地面内而不是地面上方，使得可以更容易地进入设备，并且可以利用地面的地热特性来改善温度控制等。

在本发明的其他实施例中，可以存在不附接到种植材料的滚轮、轮或其他种植材料移动机构，其用于允许种植材料110在种植材料110上滚动同时还支持种植材料。这些种植材料移动机构可以在整个螺旋的各个区域均匀地间隔开，以减小跨度并减少由于种植培养基、农作物和/或水的重量导致的种植材料的潜在下垂。

另一种替代设计涉及使用两层种植材料110。在这样的实施例中，两个层可以附接到相同的内部材料输送组件105和外部材料输送组件106或第二组内部材料输送组件105和外部材料输送组件106。在该设计中，土壤可以沉积在两层种植材料110之间。两层种植材料110可由不同材料组成。例如，底层可以为坚固的织物，而顶层为轻质网状材料，其允许部分植物通过网孔向上生长。在这样的实施例中，在地下生长的马铃薯和其他农作物可以在两层种植材料110之间生长。

在本发明的一个实施例中，种植材料110根本不沿螺旋路径移动，而是种植材料110在螺旋取向上保持静止，同时沉积器120和收割机130沿着螺旋路径行进，在它们移动时种植和收割农作物。在这样的实施例中，沉积器120和收割机130可以连续运动，经由返回支撑组件201返回到螺旋路径的顶部。在另一个实施例中，使用者可以分离沉积器120和收割机130并手动将它们输送到螺旋路径的顶部。

虽然已经在附图中描述和示出了某些示例性实施例，但是应当理解，这些实施例仅仅是对本广义发明的说明而非限制，并且本发明不限于所示和描述的特定结构和布置，除了上述段落中阐述的那些之外，各种其他改变、组合、省略、修改和替换是可能的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以配置刚刚描述的实施例的各种改型、修改和组合。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种用于竖直耕种结构的设备，通过所述竖直耕种结构允许农作物在所述农作物移动时生长，所述设备包括：

一个或多个支撑构件；

内部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

外部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

一个或多个辅助输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件限定用于两个或更多个路径；以及

种植材料，包括两个或更多个种植材料部分，其中，所述两个或更多个种植材料部分的每个种植材料部分能操作地耦接到所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件，以形成两个或更多个路径，其中，用于所述种植材料的所述两个或更多个路径是通过使用所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件而彼此独立地移动的分开的路径，并且其中，所述种植材料为柔性的，使得所述种植材料能变形，并且所述种植材料被配置成在所述农作物生长时支撑所述农作物；以及

沉积器或收割机，所述沉积器或所述收割机定位在所述种植材料的至少一部分上方，其中，所述沉积器被配置成在所述种植材料的至少一部分上沉积土壤或种子，其中，所述收割机被配置成从所述种植材料收割农作物，

其中，所述农作物种植在所述设备内的第一位置，在所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件允许所述种植材料移动时移动，并准备好在所述设备内的第二位置收割。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备形成为螺旋构型，使得所述内部材料输送组件和所述外部材料输送组件使所述种植材料以螺旋构型从所述设备的顶部延伸到所述设备的底部。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述种植材料在所述设备的底部处在所述种植材料自身下方向回缠绕，并沿所述螺旋构型返回到所述设备的顶部，从而在整个设备中形成连续路径。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件中的至少一者包括第一线缆构件，其中，所述种植材料包括第二线缆构件，并且其中，所述第一线缆构件和所述第二线缆构件通过线缆能操作地耦接以便将所述种植材料的至少一个边缘能操作地耦接到所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件，并且其中，所述线缆构件和所述线缆被配置成沿所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件将所述种植材料从所述设备内的所述第一位置移动到所述设备内的所述第二位置。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件中的至少一者包括能操作地耦接在一起的夹持件、滚轮和齿轮，并且其中，所述夹持件能操作地耦接到所述种植材料的内边缘或外边缘中的至少一者，并且其中，所述夹持件、所述滚轮和所述齿轮被配置成沿所述内部材料输送组件和所述外部材料输送组件将所述种植材料从所述设备内的所述第一位置移动到所述设备内的所述第二位置。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括：

位于所述设备的顶部的一个或多个顶部返回系统；以及

位于所述设备的底部的一个或多个底部返回系统，

其中，所述种植材料缠绕在所述一个或多个顶部返回系统和所述一个或多个底部返回系统周围，从而在所述种植材料自身下方回绕并形成连续路径。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述一个或多个顶部返回系统和所述一个或多个底部返回系统包括滚动构件，所述滚动构件被配置成在所述种植材料在自身下方回绕时与所述种植材料一起旋转。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述沉积器或所述收割机被配置成相对于所述种植材料能移动。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述种植材料包括能移除和能附接的节段，使得所述种植材料的能移除和能附接的节段能从所述设备移除并重新附接在所述设备内。

10.一种在农作物移动时在竖直耕种结构中种植农作物的方法，所述方法包括：

在设备内的第一位置处在种植材料上种植农作物或农作物种子，其中，所述设备包括：

一个或多个支撑构件；

内部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

外部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

一个或多个辅助输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件限定用于两个或更多个路径；并且其中，

所述种植材料包括两个或更多个种植材料部分，其中，所述两个或更多个种植材料部分的每个种植材料部分能操作地耦接到所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件，以形成两个或更多个路径，其中，用于所述种植材料的所述两个或更多个路径是通过使用所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件而彼此独立地移动的分开的路径，并且其中，所述种植材料为柔性的，使得所述种植材料能变形，并且所述种植材料被配置成在所述农作物生长时支撑所述农作物；

沿着所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和所述外部材料输送组件移动所述种植材料和所述农作物；以及

在所述农作物生长后，在所述设备内的第二位置处收割所述农作物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述设备形成为螺旋构型，使得所述内部材料输送组件和所述外部材料输送组件使所述种植材料以螺旋构型从所述设备的顶部延伸到所述设备的底部。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述种植材料在所述设备的底部处在所述种植材料自身下方向回缠绕，并沿所述螺旋构型返回到所述设备的顶部，从而在整个设备中形成连续路径。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件中的至少一者包括第一线缆构件，其中，所述种植材料包括第二线缆构件，并且其中，所述第一线缆构件和所述第二线缆构件通过线缆能操作地耦接以便将所述种植材料的至少一个边缘能操作地耦接到所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件，并且其中，所述线缆构件和所述线缆被配置成沿所述内部材料输送组件和所述外部材料输送组件将所述种植材料从所述设备内的所述第一位置移动到所述设备内的所述第二位置。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件和外部材料输送组件中的至少一者包括能操作地耦接在一起的夹持件、滚轮和齿轮，并且其中，所述夹持件能操作地耦接到所述种植材料的内边缘或外边缘中的至少一者，并且其中，所述夹持件、所述滚轮和所述齿轮被配置成沿所述内部材料输送组件和所述外部材料输送组件将所述种植材料从所述设备内的所述第一位置移动到所述设备内的所述第二位置。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述设备还包括：

位于所述设备的顶部的一个或多个顶部返回系统；以及

位于所述设备的底部的一个或多个底部返回系统，

其中，所述种植材料缠绕在所述一个或多个顶部返回系统和所述一个或多个底部返回系统周围，从而在所述种植材料自身下方回绕并形成连续路径。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一个或多个顶部返回系统和所述一个或多个底部返回系统包括滚动构件，所述滚动构件被配置成在所述种植材料在自身下方回绕时与所述种植材料一起旋转。

17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述设备还包括：

沉积器，定位在所述种植材料的至少一部分上方，其中，所述沉积器被配置成在所述种植材料的至少一部分上沉积土壤、种子或农作物，并且其中，所述沉积器被配置成相对于所述种植材料静止的或能移动的；以及

收割机，定位在所述种植材料的至少一部分上方，其中，所述收割机被配置成从所述种植材料收割农作物，并且其中，所述收割机被配置成相对于所述种植材料静止的或能移动的。

18.一种用于竖直耕种结构的设备，通过所述竖直耕种结构允许农作物在所述农作物移动时生长，所述设备包括：

一个或多个支撑构件；

内部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

外部材料输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；

一个或多个辅助输送组件，能操作地耦接到所述一个或多个支撑构件；以及

种植材料，所述种植材料包括两个或更多个种植材料部分，其中，所述两个或更多个种植材料部分的每个种植材料部分能操作地耦接到所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件，以形成两个或更多个路径，其中，用于所述种植材料的所述两个或更多个路径是通过使用所述内部材料输送组件、所述一个或多个辅助输送组件或所述外部材料输送组件而彼此独立地移动的分开的路径，并且其中，所述种植材料被配置成在所述农作物生长时支撑所述农作物。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述种植材料在所述种植材料自身下方向回缠绕，以形成连续路径。

20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述种植材料包括能移除和能附接的节段，使得所述种植材料的能移除和能附接的节段能从所述设备移除并重新附接在所述设备内。

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