“傳統(tǒng)聯(lián)合收割機也能收超級稻，就是有點不好使!”“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手嘮嘮嗑。
這位來自江蘇大學農(nóng)業(yè)裝備工程學院的教授一直致力于研究收獲機械關鍵技術及應用，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)權局和世界知識產(chǎn)權組織共同主辦的第二十屆中國專利獎金獎。
專利來自一線
“不管是夏季和秋季，我們團隊都在農(nóng)田里做試驗，和一線機手打成一片，也最了解農(nóng)田里需要什么樣的收獲機械。”李耀明的這一專利技術顯著推動了行業(yè)產(chǎn)品的升級換代，增強了民族品牌的競爭力，我國高端履帶式聯(lián)合收割機外資品牌的市場占有率因此從80%縮減至20%。
李耀明認為，評價一個專利是否優(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)合收割機在收獲超級稻時遇到了諸多難題。
“比如說，脫粒時籽粒破碎率和夾帶損失率嚴重超標，脫出物雜余含量高達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隊長期和各地機手交朋友，堅持去田間進行試驗，從一線了解到的真實情況。
通過田間試驗，大量收集進口、國產(chǎn)、外資等各種機器作業(yè)情況，分析討論后，李耀明發(fā)現(xiàn)確實是作物品種更新導致的新問題，原有的機器參數(shù)、結構已經(jīng)明顯不適應高產(chǎn)水稻收獲的基本要求。在李耀明看來，這些技術難題如果不解決，機器作業(yè)時會出現(xiàn)籽粒夾帶損失大、浪費嚴重、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)合收割機的核心工作部件。針對超級稻的特殊性，團隊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關鍵部分一體化裝置。”李耀明說。
讓企業(yè)眼見為實
依托江蘇大學“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術”教育部重點實驗室、“農(nóng)業(yè)電氣化與自動化”國家重點學科、“農(nóng)業(yè)工程”江蘇高校優(yōu)勢學科等多個高水平研發(fā)平臺，學校建有世界先進、國內(nèi)一流的收獲機械工作部件試驗臺架。團隊通過理論分析與計算、設計新的工作部件，對不同結構、不同轉速、不同間隙、不同參數(shù)進行大量臺架試驗。得出較好的結構和運動參數(shù)后，團隊和龍頭企業(yè)合作開發(fā)整機，再到農(nóng)田進行田間試驗。
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)，團隊在我國水稻主產(chǎn)區(qū)建立了15個機械化高效收獲試驗、示范基地，通過大量的田間試驗優(yōu)化結構和運動參數(shù)，提升收割機作業(yè)性能。
試驗證明，團隊對脫粒分離裝置進行的創(chuàng)新設計，包括刀形齒柵格蓋板與縱軸流滾筒一體化脫離結構、導流式分離凹版篩、螺旋—軸流葉片錐形喂入頭、動定刀碎草及拋草導流等新技術，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、省級項目的形式，龍頭企業(yè)一直全程參與研究和試驗，因為是眼見為實，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，專利技術已在江蘇沃得農(nóng)業(yè)機械有限公司、雷沃重工股份有限公司、星光農(nóng)機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)合收割機龍頭企業(yè)得到應用，建成多條高效能聯(lián)合收割機生產(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)品過剩的結構性矛盾。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。
專利運用到位
李耀明團隊參與了多項國家、行業(yè)標準的制定，熟悉收獲機械行業(yè)標準。通過制定相應的標準，保證研發(fā)產(chǎn)品達到國家標準和相應的行業(yè)標準，也幫助企業(yè)在市場營銷時，建立質(zhì)量過硬、價格合理的品牌效應，打出了知名度。
而脫粒分離裝置屬于機械部件，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現(xiàn)全面保護，圍繞核心技術和后續(xù)開發(fā)與應用申請了一系列專利，這種組合保護的策略為市場開拓保駕護航。
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，李耀明團隊構建了聯(lián)合收割機專利群，已授權中國發(fā)明專利22件、美國專利1件。
“除了用于收獲水稻外，這一專利技術還可以用于小麥、大豆、谷子、油菜、玉米等作物的收獲，實現(xiàn)了一機多用，具有廣闊的市場前景。”李耀明也表示，國產(chǎn)聯(lián)合收割機已經(jīng)實現(xiàn)了1小時收割10畝超級稻的目標，他們正在進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，進一步提升作業(yè)效率、優(yōu)化作業(yè)性能，打響國產(chǎn)聯(lián)合收割機的民族品牌。
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