Moissonneuse-batteuse
Une moissonneuse-batteuse est une machine agricole automotrice destinée à la récolte de plantes à graines, principalement les céréales, en une seule opération. Elle permet de réaliser simultanément la moisson et le battage.
Les moissonneuses-batteuses spécialisées pour la récolte du maïs sont aussi appelées cueilleur-égreneur ou corn-sheller.
Les machines les plus récentes sont équipées de divers perfectionnements : cabines climatisées, systèmes de contrôle divers (horizontalité de la barre de coupe, correction de dévers, aide à la conduite avec le GPS,cartographie de rendement, semoir pour couverts végétaux…). Dans le cadre du développement de l'agriculture de précision[1], elles ont aussi été équipées de systèmes de guidage divers, y compris localisation par satellite, de systèmes de mesures des quantités récoltées, voire de la qualité du grain (évaluation de la teneur en eau et en protéine[2])…
Il en existe trois types : les conventionnelles possèdent des secoueurs (comme le schéma plus bas dans la page), les axial ont des rotors à la place du batteur et des secoueurs, et les hybrides sont un mélange des deux avec batteur et rotor .
Histoire
C'est l'américain Cyrus McCormick qui déposa le brevet de la moissonneuse mécanique, en 1834 pour la Virginia reaper. Il s'agissait d'une faucheuse à lame à sections prolongée d'un tablier. Un homme suivant la machine devait constituer les javelles avec les céréales arrivant sur ce tablier. Les modèles suivants furent équipés d'un tourniquet de rabatteurs réalisant et déposant les javelles à terre : c'est la moissonneuse-javeleuse. Il fallait encore lier ces javelles (gerbes), les entasser, les transporter avant de les passer dans la batteuse.
Après l'invention du noueur mécanique (John Appleby, 1878), les moissonneuses-lieuses permirent de produire directement des gerbes. En même temps le tourniquet de rabatteurs fut remplacé par des rabatteurs montés sur un axe horizontal. Depuis lors, les coupes de céréales à paille n'ont que très peu évolué.
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Un autre américain, Hiram Moore déposa un brevet sur un modèle de moissonneuse-batteuse aussi en 1834. Lewis Miller[3] proposa de mettre la lame de coupe à l'avant de la batteuse. Cette combinaison d'une faucheuse-récolteuse et d'une batteuse mobile est à l'origine de l'appellation nord-américaine de la machine : combine-(harvester). En 1866, Célestin Gérard construit la première batteuse mobile de France[4]. En Europe, la première moissonneuse batteuse a été construite par Claas[5]. Les premières machines étaient tractées avec une coupe latérale et leur mécanisme entraîné par un moteur auxiliaire. Dans les années 1920, la mise au point de tracteurs plus puissants équipés de prise de force permit de supprimer le moteur auxiliaire[6]. L'utilisation de machines automotrices se développa à partir des années 1950 et en 1952 sort la Claeys MZ, première automotrice européenne fabriquée en grande série. Les commandes hydrauliques facilitèrent la conduite de la machine.
Lorsque que la largeur des coupes s'approcha de 4 m, il fallut prévoir des coupes facilement amovibles. Cette possibilité facilite le transport et favorise la polyvalence de la machine à laquelle on peut adapter des coupes à maïs, tournesol…
Peu à peu, surtout à partir des années 1990 à 2000, les machines ont été dotées de systèmes toujours plus sophistiqués de séparation mécanique et/ou pneumatique du grain (et des matières autres que le grains). Ceci a notamment demandé des études fines des propriétés aérodynamiques des grains en suspension dans un flux d'air[7]. Les machines ont été aussi dotées de capteurs plus précis et résistants à la poussière et aux conditions du battage [8], de même pour les automatismes de pilotages associés à des caméras et mesures GPS/galileo (système de positionnement)[9],[10], capteur de débits et capteurs radar de vitesse notamment[11].
En France, le CEMAGREF et l'INRA ont joué un rôle important dans le perfectionnement du machinisme agricole, ainsi que certaines universités dont l'université de Clermont-Ferrand II [réf. nécessaire]. Les moissonneuses actuelles font plus de 600 ch ont des coupes jusqu'à 12 mètres (un fabricant (Mid West) propose une coupe de 18 mètres) Elles sont capables de battre plus de 80 tonnes de céréales et ne consomment pas plus de 20 litres de carburant par hectare.
Enjeux
À l'apparition de la mécanisation, les opérations de coupe (moisson) et de battage étaient séparées et dissociées.
Les premières machines de coupe mises sur le marché étaient tirées par un attelage de chevaux, puis par un tracteur, et les batteuses étaient actionnées par un cheval sur un tapis roulant, puis par une machine à vapeur (locomobile), puis par la prise de force d'un tracteur. La moissonneuse-batteuse en associant ces deux opérations simultanément a permis un important gain de temps et de productivité, mais au détriment de l'emploi agricole. Cette nouvelle machine a aussi permis une plus grande réactivité face aux aléas climatiques.
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La puissance de ces machines est de plus en plus importante : elle est passée d'un intervalle de 100 à 180 ch en 1980 à un intervalle de 200 à 790 ch actuellement[12]. Leur grande taille les rend inutilisables sur les petites parcelles bocagères et au-delà d'une certaine pente. À la fin des années 1990, pour augmenter le rendement et diminuer la pénibilité du travail, un système de guidage (télémétrie laser) et de géopositionnement a été intégré dans le pilotage de la machine[13]. Les machines agricoles ont profité des progrès scientifiques en sciences appliquées dans le domaine de la dynamique des fluides et dans la mesure de précision d'un flux variable[14] et continu[15].
Capteurs
Les capteurs de débit sont parmi les plus importants de l'électronique embarquée, car mesurant le flux de grain conduit vers la trémie. Ils doivent être régulièrement calibrés, et l'on doit préciser le poids spécifique du grain pour certains d'entre eux. Plusieurs modèles sont commercialisés, basés sur des principes physiques différents :
- Capteur massique à impact ; il est positionné en aval de l'élévateur, et constitué d’une pièce mécanique instrumentée (éléments sur lesquels le flux de grain vient frapper et qui enregistre la force du flux)[16] ;
- Capteur volumétrique à barrière lumineuse : il mesure le niveau de remplissage des palettes de l’élévateur[16] ;
- Capteur massique à effet capacitif ; il mesure la « permittivité » du grain (lequel se comporte en matériau diélectrique)[16] ;
- Capteur massique à source radioactive ; ici c'est le rayonnement gamma plus ou moins absorbé par le flux de grain selon son débit que l'on mesure. De tels capteurs sont soumis à des réglementations nationales qui font qu'ils sont interdits dans certains pays (ex. autorisés au Royaume-Uni et au Danemark) en 1997, mais interdits en France[16].
La mesure est pondérée par le facteur humidité du grain, paramètre mesuré par un « capteur à effet capacitif » parfois lui-même pondéré par une sonde de température.
Pour faciliter une standardisation des matériels électroniques (agricoles et forestiers) et/ou des protocoles de mesure et transduction, les interfaces montées sur les engins, les réseaux de commande et de communication de données en série, la réalisation d'un dictionnaire de données agricoles, les échanges de données informatisé entre systèmes d'information agricoles…, l'ISO a mis en place un sous-comité technique Électronique en agriculture[16].
« Cartes de rendement » : Les mesures faites par les capteurs (décrits ci-dessus) sont faites au moins au rythme d'une par seconde et associées à la position de la moissonneuse (connue grâce au GPS, souvent à 1 ou 2 m près). Ces données sont informatiquement mémorisées. Après une correction visant à tenir compte du temps mis par le grain pour quitter son emplacement dans le champ et passer devant le capteur de débit ; une base de données ainsi constituée. Elle permet de générer des cartes de rendement qui sont nécessaires à l'agriculteur s'il veut développer une « agriculture de précision » tout en restant dans le contexte d'une agriculture industrielle et mécanisée. La carte de rendement est produite par un logiciel de cartographie qui va dessiner les zones d'équirendement (de rendement égal, sachant que dans un champ de céréales, la productivité peut varier de plusieurs tonnes de grain par ha) en lissant les dégradés par des méthodes géostatistiques (moyenne arithmétique, krigeage, poids inverse de la distance, etc.), de manière à combler les trous correspondant aux zones non couvertes par des mesures effectives. Dans certains cas, le terminal informatique qui enregistre ces mesures sur la moissonneuse-batteuse peut lui-même être transféré vers un tracteur qui ensuite pourra moduler ses applications d'intrants en fonction de la carte : là où le rendement était moindre, la distribution d'engrais pourra être plus importante, et inversement pour les endroits où le rendement était optimal. Une certaine marge spatiale d'erreur est due à la largeur de la barre de coupe, et à la perte de certains grains. Pour les grandes surfaces, cette approche semble moins coûteuses que l'établissement de cartes de qualité des sols par des analyses de sol, même si des systèmes légers de préleveurs d'échantillons montés sur des quads équipés de GPS ont été mis au point par les prestataires d'analyse de sols. Les cartes de rendement peuvent aussi orienter le positionnement des futurs échantillons de sol à analyser pour mieux comprendre les facteurs expliquant les zones de moindre rendement[17].
De même, l'informatique ne peut pas encore tout expliquer : une partie des baisses de rendement n'est pas due au sol mais au passage de turbulences qui ont couché les céréales, à des grêles, etc. ou aux effets d'un parasite ou d'un pathogènes. D'autres données doivent donc être étudiées, et durant plusieurs années avant d'obtenir une bonne carte de rendement et des prescriptions ou recommandations vraiment adaptées au contexte agro-environnemental[16].
Schéma de fonctionnement
 Schéma d'une moissonneuse-batteuse conventionnelle. |
Légende | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | rabatteur à griffes | 11 | grille supérieure | ||
| 2 | barre de coupe | 12 | grille inférieure | ||
| 3 | vis d’alimentation | 13 | vis à otons | ||
| 4 | convoyeur | 14 | recyclage des otons | ||
| 5 | récupérateur de pierres | 15 | vis à grains | ||
| 6 | batteur | 16 | trémie à grains | ||
| 7 | contre-batteur | 17 | broyeur à paille | ||
| 8 | secoueurs | 18 | cabine de conduite | ||
| 9 | table de préparation | 19 | moteur | ||
| 10 | ventilateur | 20 | vis de déchargement | 21 | tire-paille |
Une moissonneuse-batteuse conventionnelle comprend schématiquement :
- des organes de coupe :
- barre de coupe pour céréales ou colza (pour ce dernier muni d'une scie verticale à droite ou à gauche ou des deux côtés. De plus, la barre de coupe peut être munie d'une rallonge de tablier permettant de réduire les pertes de grain lors de l'égrènement de ce dernier lors de la coupe) ;
- cueilleurs à grains de maïs ;
- convoyeur ;
- organes de battage :
- accélérateur de flux ;
- batteur ou rotor ;
- contre-batteur
- tire-paille ;
- secoueur (4 à 6) ; (n'est pas présent sur les machines à rotors)
- twin-flow (spécifique à une marque) ;
- organes de nettoyage du grain :
- table à grains ;
- soufflerie ;
- organes de stockage du grain :
- trémie à grains ;
- organes de traitement de la paille :
- broyeur de chaumes sous coupe ;
- éparpilleurs de paille ;
- hache-paille.
Typologies de machines
Il existe deux familles de moissonneuses-batteuses, différenciées par leur système de séparation des grains :
- les machines dites " conventionnelles " utilisent des secoueurs ;
- les machines dites " axiales" utilisent divers systèmes, à base de rotors.
La plupart des moissonneuses-batteuses sont automotrices mais certains modèles doivent être tractés comme la Claas Super ; cependant les tractées ont aujourd'hui (2022) pratiquement disparu. Les automotrices sont généralement mues par un train avant moteur à roues larges, les roues arrière étant directrices. Il existe des machines à quatre roues motrices et des machines à chenilles (simple train ou double train).
Coûts
Les moissonneuses-batteuses sont des machines onéreuses (de 100 000 à plus de 500 000 euros neuves), et d'une utilisation ponctuelle et saisonnière mais intensive. De ce fait, elles sont souvent exploitées par des coopératives, des groupements d'agriculteurs (CUMA) ou des entrepreneurs spécialisés (ETA).
Environnement
L'apparition du matériel agricole lourd découle d'une série de progrès (Recherche et développement, sciences appliquées) et de stratégies techniques. Ceux-ci ont été permis par le charbon et la machine à vapeur, puis grâce au pétrole et au moteur à explosion et à l'apparition de machines solides et rustiques, développées à la suite de la Première Guerre mondiale. L'apparition des grandes moissonneuses-batteuses a été l'une des causes de profondes modifications du paysage agricole et rural, qui se sont notamment faites en Europe de l'Ouest au travers des remembrements et dans les pays totalitaires via les regroupements de terres agricoles. Les moissonneuses larges et hautes ne pouvant emprunter les anciens petits chemins, tournant et manœuvrant mal, leur usage n'était pas compatible avec le maintien des structures densément bocagées, ou des zones maillées de fossés, de chemins, de talus et mares autrefois très présents dans les zones cultivées.
Leur poids contribue par ailleurs au tassement des sols déjà souvent dégradés par une perte d'humus et de matière organique et par la formation d'une semelle de labour empêchant les transferts verticaux de l'eau et de nutriments.
Un autre problème est que les moissonneuses modernes avancent très vite, et travaillent sur une largeur très supérieure à ce qu'elle était lors des moissons faites à la main ou avec la traction animale. Ce faisant, elles tuent de nombreux animaux cachés dans la paille.
La généralisation de l'usage des broyeurs à paille sur les moissonneuses favorise cependant la restitution directe de matière organique au sol.
Constructeurs
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- Bourgoin SAS[18]
- Braud (disparue)
- Case IH
- Caterpillar
- Claas
- Claeys
- Clayson (racheté par New Holland)
- Deutz-Fahr
- John Deere
- Gleaner
- Gomselmash
- Fendt
- Laverda
- Lanz (racheté par John Deere)
- Massey Ferguson
- Metalfor-Araus
- New Holland
- Rostselmash
- Sampo-Rosenlew
- Sfv
- Vassalli
- White
- Rivierre-Casalis
- Wintenberger
- Ford
Notes et références
- Berducat, M., (2000), Caractérisation du rendement et de la qualité de la récolte, Agriculture de précision, p. 237-248. Actes du colloque Cemagref – Enesad, Dijon 29-30 mai 2000, Éducagri Éditions
- Maertens K. (1) ; Reyns P. (1) ; De Baerdemaekers J(2004), On-line measurement of grain quality with NIR technology ; Transactions of the ASAE (American Society of Agricultural Engineers), vol. 47, no4, p. 1135-1140 avec 14 ref. (résumé Inist CNRS) ; (ISSN 0001-2351)
- https://www.invent.org/inductees/lewis-miller
- « Célestin Gérard », Ville de Vierzon, (consulté le ).
- « Historique des produits Claas : moissonneuses-batteuses », Claas, (consulté le ).
- Andrew Morland, Farmall tractors, Motorbooks International, (ISBN 0-87938-763-7 et 978-0-87938-763-1, OCLC 27937327, lire en ligne)
- Kahrs, J. (1994). Aerodynamic properties of weed seeds. International agrophysics, 8(2), 259-262.
- Wilson, J. N., & Klassen, N. D. (1991). Sensor requirements for combine harvester control. SAE transactions, 100(2), 239-247
- Cordesses Lionel (2001), Thèse de doctorat intitulée Commande de robots : applications à l'asservissement visuel 3D et au guidage d'engins agricoles par GPS = Robot control : practical applications to 3D visual servoing and farm vehicles control using GPS ; sous la direction de Jean Gallice, soutenue à l'Université de Clermont-Ferrand 2 ; 165 p. 106 ref. biblio, ref:01 CLF2 2293 (résumé avec Inist-CNRS)
- BORIES, (2000), Galileo, la navigation européenne par satellites. Revue des télécommunications, no 4, 1999, p. 286-291
- Berducat, M., & Boffety, D. (2000). http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/46/44/92/PDF/CF2000-PUB00008866.pdf Gestion de l'information parcellaire-Cartographie du rendement à la récolte]. Ingénieries-EAT, (24)., PDF 10 pages
- « Fendt - Ideal 10, la moissonneuse-batteuse la plus puissante du marché », sur Réussir machinisme (consulté le )
- Château Thierry (1999), Thèse de doctorat intitulée Détection robuste d'interface par fusion d'informations incertaines : application à l'aide au guidage d'engins agricoles = Robust rupture detection by merging fuzzy information : application to an automatic assistance guidance system for agricultural vehicles ; sous la direction Pierre Bonton, soutenue à l'Université de Clermont-Ferrand 2 ; 181 p., 106 ref. biblio. (Résumé INIST/CNRS côte Cote INIST:T 130657)
- Stafford, J. V., Ambler, B., & Smith, M. P. (1991). Sensing and mapping grain yield variation, in Automated agriculture for the 21st century : proceedings of the 1991 symposium, 16-17 décembre 1991, Chicago, Illinois.- St. Joseph, Mich. (USA): American Society of Agricultural Engineers, 1991.- (ISBN 0-929355-21-0). p. 356-365 (lien Agris-FAO)
- Vansichen, R., & Baerdemaeker, J. D. (1991). Continuous wheat yield measurement on a combine ; American Society of Agricultural Engineers ; Automated agriculture for the 21st century : proceedings of the 1991 symposium, 16-17 décembre 1991, Chicago ; lien vers base de données Agris FAO ; (ISBN 0-929355-21-0). p. 346-355
- P. Zwaenepoel et J.M. Le Bars (1997), « L'agriculture de précision », CEMOA : Ingénieries - E A T, 12 p. 67-79 ; résumé, PDF 14 p
- Pockenee, S., Boydell, B.C., Green, H.M., Waters, D.J., Kvien, C.K. (1996), Directed soil sampling. Precision agriculture, Proceedings of the 3rd International Conference, 23-26 juin 1996, Minneapolis, Minnesota, 159-179, ASA, CSSA, SSSA
- Le constructeur français Bourgoin a été le premier, au milieu des années 1980, à concilier batteur axial et transmission hydrostatique dans le but de simplification, modèle « Axiale SP »
Voir aussi
Articles connexes
Bibliographie
: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.
- (en)William Cronon, Nature's Metropolis: Chicago and the Great West, W. W. Norton & Company, (lire en ligne). .
- Kutzbach, Wacher (1996), Developments in European combine harvesters, paper 96 A - 069 - Ageng 96, Madrid.
Lien externe
- [vidéo] Moisson 2019 : la moissonneuse batteuse pour les nuls sur YouTube, chaine Gilles vk agriculteur du Loiret.
- [site] Moissonneuse batteuse
- AgriDonnées - Fiche technique des moissonneuses batteuses
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