“傳統(tǒng)聯(lián)合收割機(jī)也能收超級稻，就是有點(diǎn)不好使!”“哪里不好使?”“這種水稻含水量高、草谷比大，收不快也收不好。”到了農(nóng)田，李耀明就喜歡和操作機(jī)手嘮嘮嗑。
這位來自江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院的教授一直致力于研究收獲機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，不久前，他的“一種軸向喂入式稻麥脫粒分離一體化裝置”發(fā)明專利，獲得由中國國家知識產(chǎn)權(quán)局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織共同主辦的第二十屆中國專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。
專利來自一線
“不管是夏季和秋季，我們團(tuán)隊(duì)都在農(nóng)田里做試驗(yàn)，和一線機(jī)手打成一片，也最了解農(nóng)田里需要什么樣的收獲機(jī)械。”李耀明的這一專利技術(shù)顯著推動了行業(yè)產(chǎn)品的升級換代，增強(qiáng)了民族品牌的競爭力，我國高端履帶式聯(lián)合收割機(jī)外資品牌的市場占有率因此從80%縮減至20%。
李耀明認(rèn)為，評價(jià)一個(gè)專利是否優(yōu)秀，專利的來源非常重要，“優(yōu)秀的專利凝練的是行業(yè)的難題，不是坐在辦公室里想出來的，也不是拍腦袋決定的”。
中國水稻種植面積約4.55億畝，總產(chǎn)量世界第一。2017年超級稻推廣面積達(dá)到了1.36億畝，已成為我國糧食安全的重要保障。然而，與常規(guī)水稻相比，超級稻具有單產(chǎn)高、莖稈含水率超70%、草谷比大、穗大粒多等特殊性，傳統(tǒng)水稻聯(lián)合收割機(jī)在收獲超級稻時(shí)遇到了諸多難題。
“比如說，脫粒時(shí)籽粒破碎率和夾帶損失率嚴(yán)重超標(biāo)，脫出物雜余含量高達(dá)30%以上，脫粒滾筒喂入口容易堵塞，秸稈粉碎拋撒不均勻，等等。”這些難題正是李耀明團(tuán)隊(duì)長期和各地機(jī)手交朋友，堅(jiān)持去田間進(jìn)行試驗(yàn)，從一線了解到的真實(shí)情況。
通過田間試驗(yàn)，大量收集進(jìn)口、國產(chǎn)、外資等各種機(jī)器作業(yè)情況，分析討論后，李耀明發(fā)現(xiàn)確實(shí)是作物品種更新導(dǎo)致的新問題，原有的機(jī)器參數(shù)、結(jié)構(gòu)已經(jīng)明顯不適應(yīng)高產(chǎn)水稻收獲的基本要求。在李耀明看來，這些技術(shù)難題如果不解決，機(jī)器作業(yè)時(shí)會出現(xiàn)籽粒夾帶損失大、浪費(fèi)嚴(yán)重、籽粒破碎率高、儲藏容易發(fā)霉、整米率下降等系列問題。
脫粒分離裝置是聯(lián)合收割機(jī)的核心工作部件。針對超級稻的特殊性，團(tuán)隊(duì)主要研究采用什么樣的脫粒滾筒來提高脫粒性能，用什么樣的分離裝置來提高分離性能，什么樣的喂入裝置能提高喂入性能、減少堵塞，什么樣的秸稈粉碎拋撒裝置能實(shí)現(xiàn)滿幅拋撒還田，以此有針對性地解決超級稻脫粒、分離、喂入、拋撒四大難題。“并且，我們把幾個(gè)難題集中起來，從整體出發(fā)統(tǒng)一考慮脫粒分離裝置的四個(gè)關(guān)鍵部分一體化裝置。”李耀明說。
讓企業(yè)眼見為實(shí)
依托江蘇大學(xué)“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、“農(nóng)業(yè)電氣化與自動化”國家重點(diǎn)學(xué)科、“農(nóng)業(yè)工程”江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科等多個(gè)高水平研發(fā)平臺，學(xué)校建有世界先進(jìn)、國內(nèi)一流的收獲機(jī)械工作部件試驗(yàn)臺架。團(tuán)隊(duì)通過理論分析與計(jì)算、設(shè)計(jì)新的工作部件，對不同結(jié)構(gòu)、不同轉(zhuǎn)速、不同間隙、不同參數(shù)進(jìn)行大量臺架試驗(yàn)。得出較好的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)后，團(tuán)隊(duì)和龍頭企業(yè)合作開發(fā)整機(jī)，再到農(nóng)田進(jìn)行田間試驗(yàn)。
鑒于水稻品種多樣，從海南到黑龍江，從江蘇高產(chǎn)水稻地區(qū)到湖南湖北地區(qū)，團(tuán)隊(duì)在我國水稻主產(chǎn)區(qū)建立了15個(gè)機(jī)械化高效收獲試驗(yàn)、示范基地，通過大量的田間試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)，提升收割機(jī)作業(yè)性能。
試驗(yàn)證明，團(tuán)隊(duì)對脫粒分離裝置進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，包括刀形齒柵格蓋板與縱軸流滾筒一體化脫離結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流式分離凹版篩、螺旋—軸流葉片錐形喂入頭、動定刀碎草及拋草導(dǎo)流等新技術(shù)，解決了傳統(tǒng)脫粒分離裝置收獲含水量高、草谷比大的高產(chǎn)水稻時(shí)存在的系列難題。該發(fā)明的脫粒分離效率提高了25%，籽粒夾帶損失降低了50%，脫出物雜余含量降低了20%。
“以國家、省級項(xiàng)目的形式，龍頭企業(yè)一直全程參與研究和試驗(yàn)，因?yàn)槭茄垡姙閷?shí)，所以一拍即合，也對產(chǎn)品的市場前景信心滿滿。”據(jù)李耀明介紹，目前，專利技術(shù)已在江蘇沃得農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司、雷沃重工股份有限公司、星光農(nóng)機(jī)股份有限公司和江蘇上騏重工科技有限公司等履帶式聯(lián)合收割機(jī)龍頭企業(yè)得到應(yīng)用，建成多條高效能聯(lián)合收割機(jī)生產(chǎn)線，形成了年產(chǎn)6萬臺的生產(chǎn)能力，有效解決了我國水稻收獲高端產(chǎn)品不足、低端產(chǎn)品過剩的結(jié)構(gòu)性矛盾。近三年共銷售產(chǎn)品86082臺，新增銷售額69億元、利潤8.9億元。
專利運(yùn)用到位
李耀明團(tuán)隊(duì)參與了多項(xiàng)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，熟悉收獲機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，保證研發(fā)產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也幫助企業(yè)在市場營銷時(shí)，建立質(zhì)量過硬、價(jià)格合理的品牌效應(yīng)，打出了知名度。
而脫粒分離裝置屬于機(jī)械部件，一旦公開，市場很容易仿制。為此，李耀明采用專利組合的形式實(shí)現(xiàn)全面保護(hù)，圍繞核心技術(shù)和后續(xù)開發(fā)與應(yīng)用申請了一系列專利，這種組合保護(hù)的策略為市場開拓保駕護(hù)航。
以“一種軸向喂入式稻麥脫粒分離一體化裝置”發(fā)明專利為核心，李耀明團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了聯(lián)合收割機(jī)專利群，已授權(quán)中國發(fā)明專利22件、美國專利1件。
“除了用于收獲水稻外，這一專利技術(shù)還可以用于小麥、大豆、谷子、油菜、玉米等作物的收獲，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，具有廣闊的市場前景。”李耀明也表示，國產(chǎn)聯(lián)合收割機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1小時(shí)收割10畝超級稻的目標(biāo)，他們正在進(jìn)一步研究更大喂入量、更高收獲效率、更加智能化的高端聯(lián)合收割機(jī)，進(jìn)一步提升作業(yè)效率、優(yōu)化作業(yè)性能，打響國產(chǎn)聯(lián)合收割機(jī)的民族品牌。
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