“传统联合收割机也能收超级稻，就是有点不好使！”“哪里不好使？”“这种水稻含水量高、草谷比大，收不快也收不好。”到了农田，李耀明就喜欢和操作机手唠唠嗑。
这位来自江苏大学农业装备工程学院的教授一直致力于研究收获机械关键技术及应用，不久前，他的“一种轴向喂入式稻麦脱粒分离一体化装置”发明专利，获得由中国国家知识产权局和世界知识产权组织共同主办的第二十届中国专利奖金奖。
专利来自一线
“不管是夏季和秋季，我们团队都在农田里做试验，和一线机手打成一片，也最了解农田里需要什么样的收获机械。”李耀明的这一专利技术显著推动了行业产品的升级换代，增强了民族品牌的竞争力，我国高端履带式联合收割机外资品牌的市场占有率因此从80%缩减至20%。
李耀明认为，评价一个专利是否优秀，专利的来源非常重要，“优秀的专利凝练的是行业的难题，不是坐在办公室里想出来的，也不是拍脑袋决定的”。
中国水稻种植面积约4.55亿亩，总产量世界第一。2017年超级稻推广面积达到了1.36亿亩，已成为我国粮食安全的重要保障。然而，与常规水稻相比，超级稻具有单产高、茎秆含水率超70%、草谷比大、穗大粒多等特殊性，传统水稻联合收割机在收获超级稻时遇到了诸多难题。
“比如说，脱粒时籽粒破碎率和夹带损失率严重超标，脱出物杂余含量高达30%以上，脱粒滚筒喂入口容易堵塞，秸秆粉碎抛撒不均匀，等等。”这些难题正是李耀明团队长期和各地机手交朋友，坚持去田间进行试验，从一线了解到的真实情况。
通过田间试验，大量收集进口、国产、外资等各种机器作业情况，分析讨论后，李耀明发现确实是作物品种更新导致的新问题，原有的机器参数、结构已经明显不适应高产水稻收获的基本要求。在李耀明看来，这些技术难题如果不解决，机器作业时会出现籽粒夹带损失大、浪费严重、籽粒破碎率高、储藏容易发霉、整米率下降等系列问题。
脱粒分离装置是联合收割机的核心工作部件。针对超级稻的特殊性，团队主要研究采用什么样的脱粒滚筒来提高脱粒性能，用什么样的分离装置来提高分离性能，什么样的喂入装置能提高喂入性能、减少堵塞，什么样的秸秆粉碎抛撒装置能实现满幅抛撒还田，以此有针对性地解决超级稻脱粒、分离、喂入、抛撒四大难题。“并且，我们把几个难题集中起来，从整体出发统一考虑脱粒分离装置的四个关键部分一体化装置。”李耀明说。
让企业眼见为实
依托江苏大学“现代农业装备与技术”教育部重点实验室、“农业电气化与自动化”国家重点学科、“农业工程”江苏高校优势学科等多个高水平研发平台，学校建有世界先进、国内一流的收获机械工作部件试验台架。团队通过理论分析与计算、设计新的工作部件，对不同结构、不同转速、不同间隙、不同参数进行大量台架试验。得出较好的结构和运动参数后，团队和龙头企业合作开发整机，再到农田进行田间试验。
鉴于水稻品种多样，从海南到黑龙江，从江苏高产水稻地区到湖南湖北地区，团队在我国水稻主产区建立了15个机械化高效收获试验、示范基地，通过大量的田间试验优化结构和运动参数，提升收割机作业性能。
试验证明，团队对脱粒分离装置进行的创新设计，包括刀形齿栅格盖板与纵轴流滚筒一体化脱离结构、导流式分离凹版筛、螺旋—轴流叶片锥形喂入头、动定刀碎草及抛草导流等新技术，解决了传统脱粒分离装置收获含水量高、草谷比大的高产水稻时存在的系列难题。该发明的脱粒分离效率提高了25%，籽粒夹带损失降低了50%，脱出物杂余含量降低了20%。
“以国家、省级项目的形式，龙头企业一直全程参与研究和试验，因为是眼见为实，所以一拍即合，也对产品的市场前景信心满满。”据李耀明介绍，目前，专利技术已在江苏沃得农业机械有限公司、雷沃重工股份有限公司、星光农机股份有限公司和江苏上骐重工科技有限公司等履带式联合收割机龙头企业得到应用，建成多条高效能联合收割机生产线，形成了年产6万台的生产能力，有效解决了我国水稻收获高端产品不足、低端产品过剩的结构性矛盾。近三年共销售产品86082台，新增销售额69亿元、利润8.9亿元。
专利运用到位
李耀明团队参与了多项国家、行业标准的制定，熟悉收获机械行业标准。通过制定相应的标准，保证研发产品达到国家标准和相应的行业标准，也帮助企业在市场营销时，建立质量过硬、价格合理的品牌效应，打出了知名度。
而脱粒分离装置属于机械部件，一旦公开，市场很容易仿制。为此，李耀明采用专利组合的形式实现全面保护，围绕核心技术和后续开发与应用申请了一系列专利，这种组合保护的策略为市场开拓保驾护航。
以“一种轴向喂入式稻麦脱粒分离一体化装置”发明专利为核心，李耀明团队构建了联合收割机专利群，已授权中国发明专利22件、美国专利1件。
“除了用于收获水稻外，这一专利技术还可以用于小麦、大豆、谷子、油菜、玉米等作物的收获，实现了一机多用，具有广阔的市场前景。”李耀明也表示，国产联合收割机已经实现了1小时收割10亩超级稻的目标，他们正在进一步研究更大喂入量、更高收获效率、更加智能化的高端联合收割机，进一步提升作业效率、优化作业性能，打响国产联合收割机的民族品牌。
