Brevet FR2580896A1 — publié le 19861031

La présente invention concerne un procédé pour la récolte de fruits, baies et similaires, en particulier pour la récolte du raisin par grappes entières, consistant à se- couer la plante à l'aide d'organes secoueurs enserrant la plante et animés d'un mouvement de va-et-vient entre deux positions extrêmes de part et d'autre d'une position moyenne. Les machines de récolte équipées d'organes secoueurs animés d'un mouvement de va-et-vient transversal par rapport à la direction d'avance de la machine sont maintenant bien connues. Dans les machines connues de ce type, les organes secoueurs agissent sur la plante en général dans sa zone fructifère, en pleine végétation et impriment à celle-ci un mouvement horizontal sinusoïdal ou pseudo-sinusoidal d'une fréquence et d'une amplitude propres à détacher les fruits. Le mouvement est en général sinusoïdal au niveau des mécanismes de commande associés aux organes secoueurs, et pseudosinu- soidal au niveau de la plante en raison de la flexibilité de celle-ci et aussi, dans certains cas, de la flexibilité des orga- nes secoueurs eux-mêmes. Dans tous les cas ce mouvement est sans aucune discontinuité, ni pendant le secouage d'une plante, ni pendant le déplacement de la machine d'une plante à la suivante. L'amplitude de mouvement (sans tenir compte de la flexibilité des organes secoueurs) est en général de l'ordre de 100 mm (entre 75 et 150 mm), et la fréquence de ?5 secouage est en général de l'ordre de 8 Hz (entre 6 et 10 Hz). Bien que la vendange mécanique intégrale se développe aujourd'hui partout dans le monde pour des raisons économiques évidentes, quelques difficultés techniques subsistent encore et freinent son extension. En particulier, les machines à vendanger connues équipées d'organes secoueurs ayant un mouve- ment de va-et-vient transversal par rapport à la direction d'avance de la machine provoquent l'éclatement d'un nombre relativement important de grains de raisin et la récolte du raisin en grains individuels détachés des grappes de raisin. Ces deux phénomènes sont source de perte de jus, de diffi- cultés de nettoyage du raisin dues au nombre et au mouillage des feuilles de vigne qui sont détachées en même temps que 1) les raisins, de problèmes oenologiques dûs au contact intime du jus dégagé avec l'air et les corps étrangers à la vendange, de difficultés de vinification dans certains cas particuliers (macération carbonique, pressurage fractionné). En outre, les organes secoueurs ont tendance à occasionner des dégats à la plante, pouvant nuire à sa santé. En effet, ils ont tendance à provoquer un effeuillage, une casse des bois condui- sant à des difficultés de taille, un ébourgeonnage pouvant compromettre le rendement futur de la plante, et des blessures au bois favorisant la pénétration de maladies. En effet, les observations effectuées par les demande- resses à l'aide de caméras àprise de vue ultra-rapide montrent que le détachement des raisins se produit au bout d'un certain temps d'animation de la végétation, tout en provoquant une fatigue des organes de liaison qui relient chaque masse (grains de raisin, grappes, feuilles) au reste de la végétation. Il s'agit essentiellement d'une rupture par fatigue desdits organes de liaison. Au cours du temps nécessaire au détache- ment des raisins, les grappes fixées sur des rameaux ou sar- ments flexibles tournent autour de leur point de fixation enun mouvement aléatoire et les différents grains d'une même grappe se choquent entre eux. L'énergie accumulée par ces chocs provoque le détachement des grains des grappes. Il en résulte qu'avec les machines connues équipées d'organes secoueurs animés d'un mouvement sinusoïdal ou pseudo-sinu- soldal, environ 80 % de la récolte est constituée par des grains de raisin détachés des grappes et seulement environ % de la récolte est constituée par des grappes entières. En se détachant des grappes, les grains libèrent du jus par ouverture de leur peau. En outre, l'action énergique des organes secoueurs dans la zone fructifère de la vigne provoque des chocs entre certaines grappes et les organes secoueurs, provoquant ainsi un éclatement des grains par écrasement et la libération d'une quantité importante de jus. En outre, cette même action énergique des organes secoueurs dans une partie de la végétation produit quelques dégats sur elle: feuilles arrachées ou lacérées, casse de bois, arrachage ou blessures desbourgeons, blessuressur les bois. En résumé, le secouage des vignes à l'aide d'organes secoueurs animés d'un mouvement sinusoidal ou pseudo-sinusoidalprovoque essentiellement le détachement du raisin en grains individuels, beaucoup plus que par grappes entières, libère des quantités importantes de jus (choc contre les grappes, détachement des grains de raisin) et blesse la végétation (choc contre la végétation). Les observations qui précèdent sont également valables lorsque ces machines sont utilisées pour la récolte d'autres fruits ou baies comme par exemple les groseilles, les cassis et, dans une certaine mesure, les framboises. La présente invention a donc principalement pour but de fournir un procédé de secouage permettant de récolter les fruits, baies et similaires en majorité par grappes en- tières et libérant une quantité de jus nettement moins impor- tante que dans les machines antérieurement connues dont les organes secoueurs sont animés d'un mouvement sinusoidal ou pseudo-sinusoidal. L'invention a subsidiairement pour but de fournir un procédé de secouage pour la récolte des fruits, baies et similaires, qui provoque des dégats moins importants sur les fruits récoltés et sur la végétation des plantes. A cet effet, le procédé de la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste à. faire subir aux organes secoueurs, au cours de leur déplacement au moins d'un côté de leur position moyenne, une succession de phases de mouve- ment comprenant une phase de mouvement à grande vitesse, une phase de mouvement à vitesse quasiment nulle en fin de course des organes secoueurs dans l'une des deux positions extrêmes et, entre ces deux phases, une phase intermédiaire de mouvement à gradient élevé de vitesse, la vitesse dans la phase à grande vitesse étant au moins égale à 2 m/s, la durée de la phase à vitesse quasiment fl le étant au moins égale à 30 ms, et se gradient ce vitesse dans la phase inter- médiaire étant au moins égal à 200 m/s. La phase intermédiaire A gradient élevé de vitesse peut être une phase de décélération succédant à la phase à grande vitesse, ou elle peut être une phase d'accélération précédant la phase à grande vitesse. De préférence, ladite succession de phases de mouvement comprend, dans l'ordre, une phase à grande vitesse, une phase de décélération à gra- dient élevé de vitesse, une phase à vitesse quasiment nulle dans ladite position extrême, une phase d'accélération à gradient élevé de la vitesse, et une phase à grande vitesse. En outre, ladite succession de phases se produit de préférence des deux côtés de la position moyenne des organes secoueurs. Autrement dit, la loi de mouvement des organes secoueurs est symétrique par rapport à leur position moyenne. En outre, bien qu'il soit possible de faire agir les organes secoueurs sur la zone fructifère des plantes, on les fait de préférence agir uniquement sur les troncs des plantes. De la sorte, on évite que les organes secoueurs ne provoquent l'éclatement de certains fruits (perte de jus) ou des blessures à la végé- tation (feuilles arrachées ou lacérées, casse de bois, arra- chage ou blessures des bourgeons, blessures sur les bois) par des chocs sur une partie des fruits et de la végétation. Le procédé de la présente invention sera maintenant décrit en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 montre des diagrammes temporels relatifs au mouvement des organes secoueurs dans le procédé de la présente invention. La figure 2 montre schématiquement une vigne. Les figures 3a à 3c sont des schémas permettant d'ex- pliquer les phénomènes qui, dans le procédé de la présente invention, conduisent au détachement des raisins par grappes entières. Dans la figure 1, les courbes A, B et C, en trait plein, représentent les diagrammes de la course, de la vitesse et de l'accélération, respectivement, des organes secoueurs au cours d'un cycle de va-et-vient dans le procédé de la présente invention. A titre de comparaison, on a également représenté dans la figure 1, en tiret, le diagramme D de la course, le diagramme E de la vitesse et le diagramme F de l'accélération des organes secoueurs au cours d'un cycle de va-et-vient dans les machines connues. Comme montré dans la figure 1, partant de la position moyenne des organes secoueurs (instant to), dans le procédé de la présente invention le mouvement des organes secoueurs au cours de chaque cycle de va-et-vient comprend successive- ment une phase I à vitesse V1 élevée et sensiblement constante jusqu'à l'instant tl, puis une phase de décélération II à gra- dient élevé de vitesse G1 jusqu'à l'instant t2, puis une phase III à vitesse nulle ou quasiment nulle jusqu'à l'instant t3, puis une phase d'accélération IV à gradient élevé de vitesse G2 jusqu'à l'instant t4, puis une phase V à vitesse V2 élevée et sensiblement constante jusqu'à l'instant t5, puis une phase de décélération VI à gradient élevé de vitesse G1 jusqu'à l'ins- tant t6, puis une phase VII à vitesse nulle ou quasiment nulle jusqu'à l'instant t7, puis une phase d'accélération VIII à gradient élevé de la vitesse G2 jusqu'à l'instant t8, puis une phase IX à vitesse V1 élevée et sensiblement constante jusqu'à l'instant t9. Après l'instant t9, un nouveau cycle commence et se déroule d'une manière semblable à celle qui vient d'être décrite. Les vitesses V1 et V2 peuvent avoir la même valeur absolue ou des valeurs absolues différentes. De même, les gradients de vitesse G1 et G2 (décélération ou accélération) peuvent avoir la même valeur absolue ou des valeurs absolues différentes. On notera que, à amplitudes égales et à fréquences de répétition égales du mouvement de va-et-vient, les vitesses maximales V1 et V2 et les gradients de vitesse maximaux G1 et G2 sont nettement plus élevés dans le procédé de la présente invention que dans les machines connues. Comme on le verra plus loin, ceci favorise le détachement des raisins par grap- pes entières. Les expérimentations effectuées par les demanderesses ont montré que l'on obtenait de bons résultats pour la ré- colte du raisin en adoptant les valeurs suivantes: a) course totale des organes secoueurs: environ 100 mm; b) fréquence de répétition du mouvement de va-et- vient: environ 4 Hz; c) durée de chacune des deux phases III et VII, c'est- à-dire durée des temps d'arrêt des organes secoueurs à chaque fin de course: environ 100 ms; d) vitessesV1 et V2 pendant les phases I, V et IX environ 5 m/s; e) gradientsde vitesse G1 et G2 pendant les phases II, IV, VI et VIII: environ 1000 m/s2. Avec les valeurs indiquées ci-dessus, environ 60 à 80 % de la récolte de raisin était constituée par des grap- pes entières. Naturellement, les valeurs indiquées plus haut varient selon le type de fruits à récolter (raisin, cassis,groseilles, etc...), selon la variété de fruits (c'est- à-dire selon les différents cépages pour la vigne), selon le mode de conduite de la plante (pour la vigne, par exemple palissée, en cordons, en gobelets, etc...), o selon d'autres facteurs encore. Dans le cas de la vigne, les expérimentations effectuées par les demanderesses ont montré que l'on pouvait obtenir de bons résultats du point de vue du décrochement des raisins par grappes entières, lorsque la fréquence de répétition du mouvement de va-et-vient des organes secoueurs est comprise entre 2 et 10 Hz, l'amplitude de la course totale du mouvement de va-et- vient est comprise entre 50 et 150 mm, le temps d'arrêt des organes secoueurs à chaque fin de course est compris entre 40 et 250 ms, la vitesse de déplace- ment des organes secoueurs est comprise entre 3 et 8 m/s, et le gradient de vitesse des organes secoueurs est compris entre 250 et 1500 m/s2. On notera que le diagramme de mouvement A des organes secoueurs a approximativement une forme d'onde rectangulaire. Il existe divers dispositifs d'actionnement du type hydrauli- que, électromagnétique ou puementmécanique permettant d'obtenir un mouvement de ce genre. Toutefois, une solution commode, qui a été expérimentée par les demanderesses,consiste à uti- liser des vérins hydrauliques à double effet pour actionner les organes secoueurs. On décrira maintenant comment les grappes de raisin sont détachées des rameaux ou sarments de vigne. La figure 2 montre une vigne du type gobelet, qui comprend un pied ou cep 1 et un certain nombre de sarments ou rameaux 2, 3, 4 et 5 qui portent des grappes 6, 7, 8, 9,... Pour simplifier la démonstration qui va suivre, on supposera que la vigne ne comporte qu'un seul sarment 2 et une seule grappe 6 (figure 3a). On supposera en outre que le pied 1, qui est encastré à sa base dans le sol, a une raideur R1 dans le sens transversal (résistance à la flexion), que le sarment 2 est encastré à sa partie inférieure dans le pied 1, a -une raideur R2 dans le sens transversal plus faible que celle du pied 1 et forme avec celui-ci un angle a0 lorsque la vigne est dans sa position de repos, et que la grappe 6 a une masse m concentrée en un point à l'extrémité d'un pendule 10 de longueur 1, qui est fixé en un point 11 au sarment 2 et qui forme avec celui-ci un angle BO. On supposera en outre que les organes secoueurs 12 et 13 sont disposés de manière à agir sur le pied 1 de la vigne dans la partie supérieure de celui-ci, mais en dessous de la couronne 14 (figures 2 et 3a), donc en dessous de la zone fructifère de la vigne. Sous l'effet d'un déplacement horizontal rapide des organes secoueurs 12 et 13 (phase I de la figure 1) vers la droite par exemple, le pied 1 de la vigne se déforme comme une poutre élastique encastrée dans le sol, comme montré dans la figure 3b. Du fait de la faible raideur R2 du sarment 2, celui-ci ne peut pas communiquer instantanément un mouvement à la masse m de la grappe 6. Cette dernière reste donc approximativement à son emplacement précédent d'équilibre. A ce moment, le sarment 2 est dans la position 2a et fait avec le pied 1 un angle a inférieur à a, et le 1 0 pendule 10 qui est maintenant Sans la position iOa fait avec le sarment 2a un angle 81 inférietir â liangle.0 Le pen- dule 10 ayant perdu sa position d'équilibre du fait du déplacement de son point de fixation 11 en lia, va alors commencé un mouvement de rotation dans le sens anti-horaire, d'o il en résulte une augmentation de l'angle e1. Pendant le même temps, la raideur R2 du sarment 2 va provoquer une rotation de celui-ci par fléchissement vers le côté droit de telle façon que l'angle a1 reprenne sa valeur d'équilibre a0 qu'il dépassera pendant la phase III de la figure 1, après la phase II de décélération brutale, à cause de l'éner- gie cinétique accumulée par le sarment 2 et par la grappe 6. Les deux mouvements combinés du sarment 2 d'une part et du pendule 10 d'autre part aboutissent à une position extreme droite dans laquelle le sarment occupe une position 2b et fait avec le pied t un angle a2 supérieur à a0, et dans laquelle le pendule occupe une position lob et fait avec le sarment 2 un angle 02 supérieur à $O, du fait de l'énergie cinétique accumulée par le sarment et par la grappe pendant leur mouvement de la position 2a à la position 2b et de la position lOa à la position lob, respectivement, et du fait de la décélération brutale et du temps d'arrêt en fin de course des organes secoueurs 12 et 13 (phases II et III de la figure 1). Le sarment et le pendule occupent respecti- vement les positions 2b et lob à la fin de la phase III de la figure 1. Dans ces positions, la raideur générale du système sous l'effet d'une sollicitation horizontale est maximale car le sarment et le pendule sont presque hori- zontaux. Si à ce moment précis (t3) on provoque un déplace- ment rapide (phase IV et V de la figure 1) des organes secou- eurs 12 et 13 vers la gauche depuis la position qu'ils occu- pent dans la figure 3b pendant la phase III vers la posi- tion représentée dans la figure 3c et correspondant à la phase VII de la figure 1, l'accélération des organes secoueurs 12 et 13 va être instantanément et pratiquement intégralement trans- mise à la masse m de la grappe 6 du fait de la raideur horizon- tale du système. Le pendule 10, c'est-à-dire la tige de la grappe 6 va donc être soumise à une force de traction impor- tante qui provoquera sa rupture si cette force est supérieure Z580896 à la force d'abscission de la tige de la grappe. Si la rupture de la tige de la grappe ne se produit pas à ce moment, l'en- semble du pied 1, du sarment 2 et du pendule 10 va com- mencer à se déplacer vers la gauche sous l'effet du déplace- ment rapide des organes secoueurs 12 et 13. Au cours de ce déplacement, le pied 1 va passer de la position repré- sentée sur la figure 3b à la position représentée sur la figure 3c, et le sarment 2 et la grappe 6 vont se déplacer vers la gauche en acquérant une grande énergie cinétique due à la grande vitesse du déplacement. Sous l'effet de l'énergie cinétique acquise par le sarment et par la grappe, ceux-ci vont arriver dans une position extrême gauche comme montré en 2c et 6c dans la figure 3c. Dans cette position, le sarment 2 et le pendule 10 sont presque horizontaux et ont donc une bonne raideur dans le sens horizontal. A ce moment, les organes secoueurs 12 et 13 sont déjà arrêtés car leur vitesse de déplacement est plus rapide que celle de la végétation. Dans la position extrême gauche du sarment et de la grappe, la décélération peut être supérieure à l'accélération à laquelle ils avaient été soumis au cours de la phase IV de la figure 1, étant donné qu'il s'agit d'un freinage et qu'il suffit d'absorber l'énergie des masses en mouvement. En conséquence, dans la position 1Oc, la tige de la grappe est soumise à une force de traction supérieure à celle à laquelle elle était soumise dans la position lOb et sa rupture se produira si elle ne s'était pas déjà pro- duite dans la position lob. Si la rupture de la tige de la grappe ne s'est toujours pas produite dans la position 0lc, on notera qu'immédiatement après la fin de la phase VII de la figure 1 (instant t7), alors que le sarment et la grappe occupent encore approximativement la position extrême gauche représentée sur la figure 3c, les organes secoueurs 12 et 13 sont déplacés rapidement vers la droite (phases VIII et IX de la figure 1) et la tige de la grappe sera encore soumise à une forte accélération, donc à une force de traction importante susceptible de provoquer sa rupture pendant qu'elle est encore dans la position 10c, puis à nouveau à une forte décélération, donc encore à une force de traction importante susceptible de provoquer sa rupture si elle ne s'était pas déjà produite, lorsque le sarment et la grappe arrivent à nouveau dans la position extrême droite représentée sur la figure 3b. Dans le cas o les tiges des grappes de raisin sont particulièrement solides, quelques allers et retours des organes secoueurs peuvent s'avérer nécessaires pour obtenir le détachement des grappes. Néanmoins, les expérimentations effectuées par les demanderesses ont montré que le procédé de la présente invention permettait de détacher la majorité :O des grappes en un ou deux allers et retours des organes secoueurs. En résumé, on notera que le mouvement des organes secoueurs est un mouvement de va-et-vient discontinu avec des déplacements rapides et des temps d'arrêts. Il faut toujours démarrer le mouvement des organes secoueurs, après un temps d'arrêt, lorsque la raideur horizontale des sarments et des tiges des grappes est maximale. La durée du temps d'arrêt des organes secoueurs est capitale pour donner aux sarments et aux tiges des grappes suffisamment de temps pour pouvoir prendre une position horizontale dans l'une ou l'autre ou dans les deux positions extrêmes des organes secoueurs, et pour que les tiges des grappes soient soumises à une forte accélération ou décélération horizontale lorsque les tiges des grappes sont elles-mêmes dans une position horizontale. La valeur de l'accélération ou de la décéléra- tion est aussi capitale pour provoquer une rupture franche des tiges des grappes à l'une ou l'autre des deux extrémités de la course des organes secoueurs. La-valeur de la vitesse des organes secoueurs est aussi capitale pour communiquer à l'ensemble du système une grande énergie cinétique et, ainsi, pour favoriser la rupture des tiges des grappes à l'une ou l'autre des deux extrémités de la course des organes secoueurs. On notera que le procédé de la présente invention permet de communiquer aux grappes de raisin une forte accélé- ration et/ou décélération à l'une ou aux deux extrémités de la course des organes secoueurs, et que cette accélération et/ou décélération est apte à provoquer le détachement de grappes entières, par rupture de leur tige, en un temps très court, éliminant ainsi les phénomènes de fatigue qui, dans les machines antérieurement connues, étaient propices - au détachement des grains individuels de raisin. Il va de soi que le mode de réalisation de la pré- sente invention qui a été décrit ci-dessus a été donné d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. - REVENDICATIONS - 1. Procédé pour la récolte des fruits, baies et similaires, en particulier pour la récolte du raisin par grappes entières, consistant à secouer la plante (1) à l'aide d'organes secoueurs (12, 13) enserrant la plante et animés d'un mouvement de va-et-vient entre deux positions extrêmes de part et d'autre d'une position moyenne, caractérisé en ce qu'il consiste à faire subir aux organes secoueurs (12 et 13), au cours de leur déplacement au moins d'un côté de leur position moyenne, une succession de phases de mouve- O10 ment comprenant une phase de mouvement (I, V, IX) à grande vitesse (V1 ou V2), une phase de mouvement (III, VII)à vitesse quasiment nulle en fin de course des organes secoueurs dans l'une au moins de leurs deux positions extrêmes et, entre ces deux phases, une phase intermédiaire de mouvement (II, IV, VI, VIII) à gradient élevé de vitesse (G1 ou G2), la vi- tesse (-V1 ou V2) dans la phase (I, V, IX) à grande vitesse étant au moins égale à 2 m/s, la durée (t3-t2, t7-t6) de la - phase (III, VII) à vitesse quasiment nulle étant au moins égale à 30 ms, et le gradient de vitesse (G1 ou G2) dans la phase intermédiaire étant au moins égal à 200 m/s2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé - en ce que la phase intermédiaire (IV, VIII) est une phase d'accélération qui précède la phase à grande vitesse (V, IX). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase (I, V) à grande vitesse précède la phase intermédiaire (II, VI) qui est une phase de décélération. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite succession de phases de mouvement comprend, dans l'ordre, une phase (I) à grande vitesse, une phase de décélération (II) à gradient élevé de vitesse, une phase (III) à vitesse quasiment nulle dans ladite position extrême, une phase d'accélération (IV) à gradient élevé de vitesse et une phase (V) à grande vitesse. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite succession de phases se produit des deux côtés de la position moyenne des organes secoueurs (12 et 13). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vitesse (V1 ou V2) dans la phase (I, V, IX) à grande vitesse est comprise entre 3 et 8 m/s, le gradient de vitesse (G1 ou G2) dans ladite phase intermédiaire (II, IV, VI, VIII) est compris entre 250 et 1500 m/S2, et la durée (t3-t2, t7-t6) de la phase (III, VII) à vitesse quasiment nulle est comprise entre 40 et 250 ms. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse (V1 ou V2) dans la phase (I, V, IX) à grande vitesse est égale à environ 5 m/s, le gradient de vitesse (Gi ou G2) dans la phase intermédiaire (II, IV, VI, VIII) est égal à environ 1000 m/s2, et la durée (t3-t2, t7-t6) de la phase (III, VII) à vitesse quasiment nulle est égale à environ 100 ms. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à faire agir les organes secoueurs (12 et 13) uniquement sur les troncs (1) des plantes.