CH715626A2 - Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage. Durch die räumliche Anordnung von finiten Ebenen 1, 2, welche dadurch einen v-förmigen Kornführungskanal 8 ausbilden, wird erreicht, dass das Saatkorn 3 sich darin ausrichtet und in der gewünschten Orientierung in die Saatfurche 7 gelegt werden kann. Die Pflanztechnik führt dazu, dass die Blätter mehrheitlich in die Reihenzwischenräume wachsen und so die Pflanzenentwicklung positiv beeinflusst wird.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Systeme, Geräte und Methoden zur präzisen Ablage von Saatgut, insbesondere von Mais, in Saatfurchen von landwirtschaftlichen Feldern, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Stand der Technik

[0002] Die phänotypische Entwicklung der Maispflanze wird durch die initiale Winkellage des Saatkorns in der Saatfurche beeinflusst. Der Azimut der wechselständigen Blattebene der Pflanze korreliert stark mit der anfänglichen Lage/Ausrichtung des Maiskorns. Beim Pflanzen entsprechend ausgerichtet, kann erreicht werden, dass die Blätter mehrheitlich in den Reihenzwischenraum wachsen (Fig. 1). Dadurch ergeben sich eine Anzahl positiver Effekte für die Pflanzenentwicklung.

[0003] Durch schnelleres Schliessen des Blätterdachs wird einerseits der Unkrautwuchs zurückgedrängt und gleichzeitig sinkt die Verdunstung vom Boden, was die verfügbaren Nährstoffe und das Wasser für die Kulturpflanze erhöht. Die in die Reihenzwischenräume orientierten Blätter schatten sich gegenseitig weniger ab und können das einfallende Sonnenlicht effektiver aufnehmen. Konkret wird bei dieser Saattechnik der Anteil der aufgenommenen, fotosynthetisch aktiven Strahlung (fIPAR) und die Strahlungsnutzungseffizienz (RUE) erhöht. Diese Effekte in Kombination führen schlussendlich zu einem erhöhten Ernteertrag.

[0004] Der Effekt kann provoziert werden, indem die Xs-Ys-Ebene der Körnchen in die Xf-Zf-Ebene der Furche - hier mit Saatrichtung entlang der Achse Xf - gelegt wird (Fig. 2).

[0005] Der beschriebene Effekt ist seit einer Publikation von 1959 in agronomischen Kreisen bekannt, entsprechend wurden über die Jahre verschiedene Ansätze für eine technische Lösung publiziert, resp. Patente angestrebt. Relevante Publikationen sind: <tb><SEP>US 3'217'674, D.E. Williams, 1965. „Groove forming, seed orienting planter shoe“. <tb><SEP>US 3'195'485, M.W. Reynolds, 1965. „Orientation planting apparatus“

[0006] Mit dem erneuten Aufgreifen des Themas in der Forschung um 2008 wurden seit 2015 neuere Ansätze beschrieben: <tb><SEP>WO 2015/160827, Koch et. al., 2015. „Crop stand optimization systems, methods, and apparatus“ <tb><SEP>WO 2018/013858, Koch et. al., 2018. „Systems, implements, and methods for seed orientation with adjustable singulators during planting“ <tb><SEP>WO 2018/013860, Koch et. al., 2018. „Systems, implements, and methods for passive seed orientation within agricultural fields“.

[0007] Es sind derzeit keine Maschinen auf dem Markt erhältlich, die eine ausgerichtete Saatgutablage erreichen. Die Maschinen sind nach ähnlichen Prinzipien aufgebaut. Das Saatgut wird in einem Vorratsbehälter auf der Maschine oder direkt auf der Reiheneinheit mitgeführt. Eine Vereinzelungseinrichtung entnimmt dem Vorratsbehälter das Saatgut und führt es über eine optimierte Zuleitungseinrichtung (Rohr, Riemen, Bürste, etc) einzeln der Saatfurche zu.

Darstellung der Erfindung

[0008] Die Erfindung geht aus von einer mechanisch konstruktiven Massnahme im Bereich einer Reiheneinheit einer Sämaschine oder eines Saat- oder Pflanzgeräts aus, um eine ausgerichtete oder lageorientierte Ablage von Saatkörnern in eine Saatfurche zu erreichen. Im Grundsatz wird die durchschnittliche, flache, kuboide Form des Saatkorns ausgenützt. Eine vorgeschaltete Vereinzelungseinrichtung fördert die Saatkörner einzeln in einen Kornführungskanal. Dimensioniert auf Basis der durchschnittlichen Kornform, führt die Bewegung des Saatkorns im Kornführungskanal zu einer einheitlichen Ausrichtung. Die ausgerichteten Saatkörner werden lageerhaltend in die Saatfurche übergeben. Dies führt dazu, dass sich die Blätter der sich aus den lageorientierten Körnern entwickelnden Pflanzen mehrheitlich in die Reihenzwischenräume orientieren.

[0009] Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruchs erreicht.

[0010] Kern der Erfindung sind zwei primäre, finite Ebenen, die im Raum so angeordnet sind, dass sich ein der Saatfurche zulaufender Kornführungskanal bildet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. <tb>Fig. 1<SEP>Konventionell gesäter Mais (links) im Vergleich mit ausgerichtet gesägtem Mais (rechts). <tb>Fig. 2<SEP>Ausgerichtete Maiskörnchen produzieren die ausgerichtete Blätterstruktur. <tb>Fig. 3<SEP>Zeigt zwei windschief angeordnete Scheibenseche im Eingriff mit dem Boden. <tb>Fig. 4<SEP>Die windschief angeordneten Scheibenseche verursachen eine V-förmige Saatfurche, die das Saatkorn aufnimmt und es in der aufgerichteten, longitudinal ausgerichteten Orientierung hält. <tb>Fig. 5<SEP>Aus der Ansicht von oben sind die Verdrehwinkel der Scheibensechen aus der Vertikalen gegenüber der Saatrichtung erkenntlich. <tb>Fig. 6<SEP>Aus der Ansicht von hinten in Saatrichtung sind die Kippwinkel der Scheibensechen aus der Vertikalen erkenntlich. <tb>Fig. 7<SEP>Die Seitenansicht zeigt den vertikalen und longitudinalen Versatz der Rotationsachsen der beiden Scheibensechen. <tb>Fig. 8<SEP>Anordnung der Sekundärfunktionen Vereinzelung, Kornzuleitung, und Tiefenbegrenzung <tb>Fig. 9<SEP>Zeigt schematisch die geometrische Lokalisierung des Einleitungspunkts.

[0012] Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente schematisch gezeigt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0013] <tb>Fig. 3<SEP>Zeigt eine isometrische Ansicht zweier Scheibensechen 1, 2, die so windschief zueinander angeordnet sind, dass sie ein dem Boden zulaufender v-förmiger Kornführungskanal 8 ausbilden. Das Saatkorn 3 wird in den Kornführungskanal 8 eingeleitet. Es wird durch die sich v-förmig verjüngende Geometrie auf der Höhe aufgefangen, wo die Saatkornbreite dem lokalen Abstand der Ebenen entspricht. Durch die rotierenden Scheiben 1, 2 bewegt sich das Saatkorn auf einer Bahn von konstantem Abstand gegen die Saatfurche 7. Durch die rutschende Bewegung im Kornführungskanal 8 richtet sich das kuboide Saatkorn 3 aus und kommt in der gewünschten Ausrichtung in der Saatfurche zu liegen. Die physikalisch-mechanischen Gesetzen über gestossene Körper besagen, dass ein gestossener polyedrischer Körper sich im Raum so lange drehen wird, bis er einen lokal energetisch so stabilen Zustand erreicht hat, dass energetische Störungen durch weiteres Stossen ihn nicht aus der stabilen Lage zu bewegen vermögen. Für nahezu sphärische Polyeder findet sich schwerlich ein lokales Energieminimum stabil genug für eine bleibende Lageorientierung. Für kuboide Saatkörner 3 bedeutet dies hingegen, dass sich deren xs-ys-Ebene an der longitudinalen Symmetrieebene des Kornführungskanals 8 ausrichtet. Der v-förmige Kornführungskanal 8 wird in senkrechter Richtung zur Verlaufslinie immer enger. Die schmaleren Saatkörner werden somit auf einer tieferliegenden Linie geführt, breitere auf einer höherliegenden. Diese Konstruktion beinhaltet somit direkt die Robustheit mit der natürlichen geometrischen Variabilität der Saatkörner umgehen zu können. <tb>Fig. 4<SEP>Die windschief angeordneten Scheibensechen verursachen eine v-förmige Saatfurche 7, die das Saatkorn aufnimmt und es in der aufgerichteten, longitudinal ausgerichteten Orientierung hält. Die Scheibensechen sind so angeordnet, dass die Saatfurche nur wenig breiter als die durchschnittliche Breite des Saatgutes ist, womit die Saatkörner beim Übergang vom Kornführungskanal in die Furche aufrecht gehalten werden. <tb>Fig. 5<SEP>Ansicht von oben. Die Verdrehwinkel der Scheiben aus der Vertikalen gegenüber der Saatrichtung sind ebenfalls Teil des Parametersatzes. <tb>Fig. 6<SEP>Ansicht von hinten in Saatrichtung. Der Durchmesser der beiden Scheiben sowie deren Kippwinkel aus der Vertikalen beschreiben einen weiteren Teil der Designparameter. <tb><SEP> <tb>Fig. 7<SEP>Seitenansicht. Die Lage und Orientierung des Kornführungskanals 8 wird nebst den Durchmessern D und d durch die Kipp- und Verdrehwinkel α1, α2, β1 und β2 sowie den vertikalen und longitudinalen Achsversatz a, h bestimmt. Im Detail A ist ersichtlich, dass die Scheibe 2 länger im Eingriff der Saatfurche 7 bleibt als die Scheibe 1. Im Kornaustrittspunkt E wird das Saatkorn somit von der Scheibe 2 weiterhin seitlich gestützt während die Scheibe 1 die Wand der Saatfurche 7 freigibt. Die in diesem Punkt von der Seite der Scheibe 1 gegen die Mitte einfallende Saatfurche 7 klemmt das Saatkorn 3 leicht gegen die Scheibe 2, welches dadurch die gewünschte Orientierung behält, während das Saatkorn 3 vollends in die Saatfurche 7 übergeht. <tb>Fig. 8<SEP>Zeigt schematisch die Anordnung der Funktionen Saatgutvereinzelung 10, Kornzuleitung 6 und Tiefenbegrenzung 5. Diese Funktionen sind Standardkomponenten moderner Pflanz- und Saatgeräte und sind nicht Teil der Erfindung. <tb>Fig. 9<SEP>Zeigt schematisch die geometrische Lokalisierung des Einleitungspunkts I. Er muss so gewählt werden, dass die lokalen, tangentialen Geschwindigkeitsvektoren auf den rotierenden finiten Ebenen 1, 2 kollinear mit dem Verlauf des Kornführungskanals 8 oder in Öffnungsrichtung verlaufen. Wird der Punkt weiter aufwärts im Kornführungskanal gewählt zeigen die lokalen, tangentialen Geschwindigkeitsvektoren in die Verjüngung des Kornführungskanals 8, die Saatkörner 3 werden durch die Rotation der Ebenen 1, 2 mit in die Verengung gezogen und mechanisch zerstört.

[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bezugszeichenliste

[0015] 1 Ebene 1/Scheibe 1 2 Ebene 2/Scheibe 2 3 Saatkorn 4 Boden 5 Tiefenbegrenzungseinrichtung 6 Saatkornzuführung 7 Saatfurche 8 Kornführungskanal 9 Saatrichtung 10 Vereinzelungseinrichtung a longitudinaler Versatz der Koordinatensysteme der Ebene 1 und Ebene 2 h vertikaler Versatz der Koordinatensysteme der Ebene 1 und Ebene 2 b lateraler Versatz der Koordinatensysteme der Ebene 1 und Ebene 2 D charakteristische Dimension der Ebene 1 d charakteristische Dimension der Ebene 2 α1 horizontaler Winkelversatz der Ebene 1/Scheibe 1 gegenüber der Saatrichtung α2 horizontaler Winkelversatz der Ebene 2/Scheiben 2 gegenüber der Saatrichtung β1 vertikaler Winkelversatz der Ebene 1/Scheibe 1gegenüber der Saatrichtung β2 vertikaler Winkelversatz der Ebene 2/Scheibe 2 gegenüber der Saatrichtung I Einleitungspunkt des Saatkorns in den Kornführungskanal t Saattiefe P Punkt der nächsten Annäherung E Austrittspunkt

Claims (10)

1. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage gekennzeichnet durch zwei primäre, finite Ebenen 1, 2 mit charakteristischen Dimensionen D und d angeordnet im Raum durch entsprechend gewählte Winkel α1, α2, β1 und β2 und Abstände a, h und b, dass sich ein der Saatfurche 7 zulaufender v-förmiger Kornführungskanal 8 bildet. Durch die Bewegung des kuboiden Saatkorns 3 im Kornführungskanal 8 richtet es sich entsprechend den physikalischen Gegebenheiten von geschobenen Körpern aus und wird in der angestrebten Orientierung in die Saatfurche 7 übergeben.

2. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass keine, eine oder beide der finiten Ebenen 1, 2 starr, flexibel oder beweglich (rotierend, nachgiebig, vibrierend) ausgeführt ist.

3. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die geometrische Ausbildung des Kornführungskanals 8 direkt konstruktiv in die Einrichtung zur Öffnung der Saatfurche integriert ist.

4. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die finiten Ebenen 1, 2 so ausgestaltet sind, dass sich im Eingriff mit dem Boden 4 eine der durchschnittlichen Saatkornbreite angepasste v-förmige Saatfurche 7 von optimaler Breite bildet, welche das Saatkorn 3 austretend aus dem Kornführungskanal 8 seitlich stützt und in der gewünschten Orientierung hält.

5. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die finiten Ebenen 1, 2 so angeordnet sind, dass beim Austrittspunkt E die Ebene 2 die Saatfurche 7 weiterhin seitlich stützt während die Ebene 1 die Wand der Saatfurche 7 freigibt. Die in diesem Punkt von der Seite der Ebene 1 gegen die Mitte einfallende Saatfurche 7 klemmt das Saatkorn 3 leicht gegen die Ebene 2, welches dadurch die gewünschte Orientierung behält, während das Saatkorn 3 vollends in die Saatfurche 7 übergeht.

6. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass der Einleitungspunkt I der Saatkörner 3 in den Kornführungskanal 8 in Prozessrichtung nach dem Punkt liegt, wo die lokalen Rotationsvektorfelder kollinear oder in Öffnungsrichtung des Kornführungskanal 8 liegen.

7. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass Lage, Neigung und nominale Breite des Kornführungskanals 8 durch eine entsprechende Wahl der Winkel α1, α2, β1 und β2 definiert werden.

8. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass sich die Saattiefe t durch die Kombination mit einer passenden Tiefenbegrenzungseinrichtung 5 ergibt.

9. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch die Integration von geeigneter Dreckabstreifungs- und Steinschlagschutzeinrichtung, um den Kornführungskanal sauber zu halten.

10. Mechanismus zur ausgerichteten Saatgutablage nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch die Integration einer Tiefenbegrenzungseinrichtung 5, die so angeordnet ist, dass sie im Bereich des Kornaustrittspunkts E vertikalen Druck nahe der Saatfurche 7 ausübt. Durch den seitlich gegen die Saatfurchenmitte resultierenden Druck wird das Saatkorn 3 in der Furche 7 unmittelbar beim Kornaustrittspunkt E in der gewünschten Orientierung geklemmt.