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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201621292475.3 (22)申请日 2016.11.29 (73)专利权人 河南科技大学 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路 48号 (72)发明人 李心平 熊师 耿令新 庞靖 王升升 于亚飞 姬江涛 马福丽 (74)专利代理机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 代理人 刘兴华 (51)Int.Cl. A01F 11/06(2006.01) A01F 12/18(2006.01) A01F 12/56(2006.01) (ESM)同样的发明创。
2、造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种浮动式玉米仿生脱粒机 (57)摘要 本实用新型涉及农业机械领域， 具体的说是 一种浮动式玉米仿生脱粒机。 包括机架， 机架上 设有两根差速辊及离散辊和脱粒辊， 离散辊和脱 粒辊与两根差速辊之间分别构成破坏玉米果穗 上果粒整体排布结构的离散区和将果粒从玉米 果穗上彻底剥去的脱粒区， 在机架上位于离散区 的一侧设有将玉米果穗沿两根差速辊的之间的 轴向逐根输送入离散区的喂料装置， 在离散辊和 脱粒辊的辊轴与机架之间均设有高度浮动调节 装置， 高度浮动调节装置根据进入离散区和脱粒 区的玉米果穗的直径差异浮动调节离散辊和脱 粒辊的高度。 具有破损率极低、 。
3、脱净率高、 不碎芯 的优点， 适用于玉米果穗采摘完成的后续加工。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 206283881 U 2017.06.30 CN 206283881 U 1.一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 包括机架 （1） ， 在机架 （1） 上水平间隔设有 两根差速辊 （3） ， 两根差速辊 （3） 之间具有供玉米籽粒落下的间隙， 在两根差速辊 （3） 的上方 垂直于差速辊 （3） 水平间隔设有离散辊 （4） 和脱粒辊 （5） ， 所述离散辊 （4） 的辊面上间隔设有 多个仿生禽类喙部的离散凸起 （6） ， 所述脱粒辊 （5） 的辊面以及两根差速辊 （3） 位于脱粒。
4、辊 （5） 下方部分的辊面上均设有仿生人类手部结构的脱粒凸起 （7） ， 离散辊 （4） 与两根差速辊 （3） 之间构成破坏玉米果穗上果粒整体排布结构的离散区， 脱粒辊 （5） 与两根差速辊 （3） 之 间构成将果粒从玉米果穗上彻底剥去的脱粒区， 在机架 （1） 上位于所述离散区的一侧设有 将玉米果穗沿两根差速辊 （3） 的之间的轴向逐根输送入离散区的喂料装置 （8） ， 在离散辊 （4） 和脱粒辊 （5） 的辊轴与机架 （1） 之间均设有间隙浮动调节装置 （9） ， 间隙浮动调节装置 （9） 根据进入离散区和脱粒区的玉米果穗的直径差异浮动调节离散辊 （4） 和脱粒辊 （5） 的高 度， 所述。
5、的差速辊 （3） 、 离散辊 （4） 以及脱粒辊 （5） 分别由同一个驱动装置驱动进行联动工 作。 2.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述驱动装置包括 设置在机架 （1） 底部的电机 （10） ， 电机 （10） 通过带传动机构结构 驱动水平设在机架上的主 轴 （2） 转动， 主轴 （2） 分别通过两个具有不同传动比的锥齿轮组结构驱动两根差速辊 （3） 同 向差速转动， 主轴 （2） 通过带传动机构驱动离散辊 （4） 转动， 离散辊 （4） 通过带传动机构 驱动脱粒辊 （5） 转动。 3.根据权利要求2所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述间隙浮动。
6、调节 装置 （9） 包括套设在离散辊 （4） 和脱粒辊 （5） 辊轴端部的轴承座 （901） ， 轴承座 （901） 的两端 均垂直固定有直线轴承 （902） ， 直线轴承 （902） 中均穿设有支撑轴 （903） ， 支撑轴 （903） 的下 端与所述机架 （1） 固定， 并在支撑轴 （903） 上位于轴承座 （901） 与机架 （1） 之间的部分设有弹 簧 （904） ， 所述离散辊 （4） 和脱粒辊 （5） 分别与相应的带传动机构通过万向联轴器 （905） 挠性 连接。 4.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述离散辊 （4） 及 脱粒辊 （5） 的辊面均为适。
7、应玉米果穗形状的内圆弧形。 5.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述离散凸起 （6） 均为三棱锥形， 其用于插入玉米果穗籽粒之间间隙的工作锥棱两侧的锥面均为圆弧面， 在 离散辊 （4） 的辊面上的中部及两端分别沿周向间隔设有三周离散凸起 （6） ， 且任意一个离散 凸起 （6） 上工作锥棱均倾斜于离散辊 （4） 的周向设置。 6.根据权利要求5所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述离散凸起 （6） 的工作锥棱与离散辊 （4） 的周向之间的夹角均为17 。 7.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述脱粒凸起 （7） 包括仿生。
8、人类手指指节部位的多个断续的楔形凸起以及仿生人类手指指纹的连续的波浪 形凸起， 通过楔形凸起和波浪形凸起配合模仿人类裸手脱粒， 所述两根差速辊 （3） 上的脱粒 凸起 （7） 均垂直于其周向设置， 所述脱粒辊 （5） 上的脱粒凸起 （7） 均倾斜于其周向设置。 8.根据权利要求7所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述脱粒凸起 （7） 与脱粒辊 （5） 的周向之间的夹角均为17 。 9.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 所述喂料装置 （8） 包括投料口 （801） 以及设置在投料口 （801） 下方的旋涡曲面 （802） ， 所述旋涡曲面 （802） 倾。
9、斜 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 206283881 U 2 固定在机架 （1） 上， 并通过模仿水流冲刷石壁形成的石壁曲面制成， 旋涡曲面 （802） 的两端 分别为大头进料口和小头出料口， 其中大头进料口与投料口固定连接并将由投料口 （801） 投入的多个玉米果穗导流入旋涡曲面 （802） 中， 多个玉米果穗在重力作用下沿旋涡曲面 （802） 滑落并逐步分离， 逐个经小头出料口由离散辊 （4） 远离脱粒辊 （5） 的一侧输送至所述 离散区。 10.根据权利要求1所述的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 其特征在于： 在所述机架 （1） 上 位于两根差速辊 （3） 的下方设有锥形的籽粒斗。
10、 （11） ， 在籽粒斗 （11） 的底部开设有排料口。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 206283881 U 3 一种浮动式玉米仿生脱粒机 技术领域 0001 本实用新型涉及农业机械领域， 具体的说是一种浮动式玉米仿生脱粒机。 背景技术 0002 玉米是我国主要的农作物之一， 并可作为饲料和工业原料， 是一种重要的经济作 物， 对我国的粮食生产和畜牧业的发展起着至关重要的作用。 近年来， 玉米的产量逐渐提 高， 人们越来越重视玉米收割中的摘穗、 剥皮、 脱粒等环节， 当前市场的玉米收获机仅具有 摘穗、 剥皮、 秸秆粉碎等功能， 玉米脱粒工序还需单独靠脱粒机完成。 0003 目前我。
11、国大多采用打击原理设计的玉米脱粒机来进行玉米脱粒， 存在以下为题： 1.打击式原理的玉米脱粒机具有籽粒破碎率偏高、 脱粒不干净、 含杂率高等缺陷， 破碎率偏 高会导致原料的巨大浪费， 影响脱粒的效果同时会造成较大的经济损失， 玉米籽粒的破损 也会影响玉米短期、 长期的储藏， 玉米脱粒过程中的机械损伤成为玉米脱粒的主要问题。 2. 玉米脱粒过程中的脱粒间隙至关重要， 由于玉米果穗的直径、 长度都有不同的差别， 脱粒间 隙过大会导致脱净率低， 脱粒间隙过小会导致破损率增大， 玉米脱粒机的脱粒间隙的不可 自动调节是导致玉米机械损伤的重要原因， 也是影响脱粒效果的重要因素。 实用新型内容 0004 本。
12、实用新型旨在提供一种能够减小破碎率并根据玉米果穗自动调整脱粒间隙的 浮动定向喂入式玉米仿生脱粒机。 0005 为了解决以上技术问题， 本实用新型采用的技术方案为： 一种浮动式玉米仿生脱 粒机， 包括机架， 在机架上水平间隔设有两根差速辊， 两根差速辊之间具有供玉米籽粒落下 的间隙， 在两根差速辊的上方垂直于差速辊水平间隔设有离散辊和脱粒辊， 所述离散辊的 辊面上间隔设有多个仿生禽类喙部的离散凸起， 所述脱粒辊的辊面以及两根差速辊位于脱 粒辊下方部分的辊面上均设有仿生人类手部结构的脱粒凸起， 离散辊与两根差速辊之间构 成破坏玉米果穗上果粒整体排布结构的离散区， 脱粒辊与两根差速辊之间构成将果粒从。
13、玉 米果穗上彻底剥去的脱粒区， 在机架上位于所述离散区的一侧设有将玉米果穗沿两根差速 辊的之间的轴向逐根输送入离散区的喂料装置， 在离散辊和脱粒辊的辊轴与机架之间均设 有间隙浮动调节装置， 间隙浮动调节装置根据进入离散区和脱粒区的玉米果穗的直径差异 浮动调节离散辊和脱粒辊的高度， 所述的差速辊、 离散辊以及脱粒辊分别由同一个驱动装 置驱动进行联动工作。 0006 优选的， 所述驱动装置包括设置在机架底部的电机， 电机通过带传动机构结构 驱 动水平设在机架上的主轴转动， 主轴分别通过两个具有不同传动比的锥齿轮组结构驱动两 根差速辊同向差速转动， 主轴通过带传动机构驱动离散辊转动， 离散辊通过带传。
14、动机构 驱动脱粒辊转动。 0007 优选的， 所述间隙浮动调节装置包括套设在离散辊和脱粒辊辊轴端部的轴承座， 轴承座的两端均垂直固定有直线轴承， 直线轴承中均穿设有支撑轴， 支撑轴的下端与所述 说 明 书 1/5 页 4 CN 206283881 U 4 机架固定， 并在支撑轴上位于轴承座与机架之间的部分设有弹簧， 所述离散辊和脱粒辊分 别与相应的带传动机构通过万向联轴器挠性连接。 0008 优选的， 所述离散辊及脱粒辊的辊面均为适应玉米果穗形状的内圆弧形。 0009 优选的， 所述离散凸起均为三棱锥形， 其用于插入玉米果穗籽粒之间间隙的工作 锥棱两侧的锥面均为圆弧面， 在离散辊的辊面上的中部。
15、及两端分别沿周向间隔设有三周离 散凸起， 且任意一个离散凸起上的工作锥棱均倾斜于离散辊的周向设置。 0010 优选的， 所述离散凸起的工作锥棱与离散辊的周向之间的夹角均为17 。 0011 优选的， 所述脱粒凸起包括仿生人类手指指节部位的多个断续的楔形凸起以及仿 生人类手指指纹的连续的波浪形凸起， 通过楔形凸起和波浪形凸起配合模仿人类裸手脱 粒， 所述两根差速辊上的脱粒凸起均垂直于其周向设置， 所述脱粒辊上的脱粒凸起均倾斜 于其周向设置。 0012 优选的， 所述脱粒凸起与脱粒辊的周向之间的夹角均为17 。 0013 优选的， 所述喂料装置包括投料口以及设置在投料口下方的旋涡曲面， 所述旋涡 。
16、曲面倾斜固定在机架上， 并通过模仿水流冲刷石壁形成的石壁曲面制成， 旋涡曲面的两端 分别为大头进料口和小头出料口， 其中大头进料口与投料口固定连接并将由投料口投入的 多个玉米果穗导流入旋涡曲面中， 多个玉米果穗在重力作用下沿旋涡曲面滑落并逐步分 离， 逐个经小头出料口由离散辊远离脱粒辊的一侧输送至所述离散区。 0014 优选的， 在所述机架上位于两根差速辊的下方设有锥形的籽粒斗， 在籽粒斗的底 部开设有排料口。 0015 有益效果 0016 本实用新型利用仿生学原理， 首先将玉米果穗送入离散区进行离散， 通过离散辊 上设置的类似于鸟类喙部的离散凸起间隔插入玉米果穗上的一排排籽粒之间的间隙， 给。
17、两 侧的籽粒以作用力， 剥下一部分籽粒并使玉米果穗上的所有籽粒处于疏松的离散状态。 然 后送至脱粒区， 通过脱粒辊及两根差速辊上设置的类似于人类手部的楔形凸起以及波浪形 凸起， 其中楔形凸起压入玉米果穗的籽粒间隙， 对籽粒产生挤推作用， 波浪形凸起对玉米果 穗整体起到摩擦作用， 仿生裸手脱粒将籽粒与果柄之间的连接里破坏， 从而将籽粒剥去。 在 整个过程中， 本实用新型的作用力只施加在籽粒的间隙， 不会对籽粒本身造成损坏， 因此本 实用新型具有破损率极低、 脱净率高、 不碎芯的优点。 0017 本实用新型在离散区和脱粒区中均设有间隙浮动调节装置， 玉米果穗进入离散辊 或脱粒辊下方时， 在弹簧的作。
18、用下能够将辊子顶起， 不同直径的玉米果穗顶起的间距不同， 因此脱粒间隙也就不同， 同时果穗两头的直径较小， 也能将两头的籽粒脱下， 万向节联轴器 能够传递扭矩， 保证辊子在上下浮动的过程中继续旋转工作， 能够根据玉米果穗大小的不 同自动调节离散及脱粒间隙， 能够使不同大小的玉米果穗都达到良好脱粒效果。 0018 本实用新型的喂料装置中包括一段旋涡曲面， 通过模仿水流冲刷石壁的到的石壁 曲面制得， 能够在许多玉米果穗沿着曲面滑落的过程中逐渐分离， 变成逐个有序的喂入， 同 时果穗的姿态能够在滑落过程中制动校正为竖直状态， 有利于脱粒。 附图说明 0019 图1为本实用新型的结构示意图； 说 明 。
19、书 2/5 页 5 CN 206283881 U 5 0020 图2为图1在去除喂料装置时的俯视图； 0021 图3为本实用新型的离散辊的结构示意图； 0022 图4为本实用新型的脱粒辊的结构示意图； 0023 图5为本实用新型的间隙浮动调节装置的结构示意图； 0024 图6为本实用新型的喂料装置的俯视图； 0025 图7为本实用新型的喂料装置中的旋涡曲面的三维函数图； 0026 图8为玉米果穗在本实用新型的喂料装置中的漩涡曲面中的滑落状态示意图； 0027 图9为两根玉米果穗从不同的喂入点进入本实用新型的喂料装置后的滑落轨迹示 意图； 0028 图中标记： 1、 机架， 2、 主轴， 3、 。
20、差速辊， 4、 离散辊， 5、 脱粒辊， 6、 离散凸起， 7、 脱粒凸 起， 8、 喂料装置， 801、 投料口， 802、 旋涡曲面， 9、 间隙浮动调节装置， 901、 轴承座， 902、 直线 轴承， 903、 支撑轴， 904、 弹簧， 905、 万向联轴器， 10、 电机， 11、 籽粒斗。 具体实施方式 0029 如图1至图6所示， 本实用新型的一种浮动式玉米仿生脱粒机， 包括一个用以支撑 本实用新型其他部件的机架1框体， 在机架1上水平设有可转动的主轴2和仿生辊组， 仿生辊 组包括垂直于主轴2且水平间隔设置的两根差速辊3以及位于两根差速辊3的上方并平行于 主轴2间隔设置的离散辊。
21、4和脱粒辊5。 本实施例中在机架1的底部设有电机10， 该电机10通 过带传动机构I驱动主轴2转动， 两根差速辊3分别通过两个具有不同传动比的锥齿轮组结 构由主轴2驱动实现同向差速转动， 离散辊4通过带传动机构II由主轴2驱动转动， 而脱粒辊 5通过带传动机构III由离散辊4驱动转动， 本实用新型的驱动方式不唯一， 可以通过本领域 技术人员能想到的常规手段代替。 本实用新型的仿生辊组数量不唯一， 可设置为多组， 并均 通过同一根主轴2驱动， 每个仿生辊组中独立处理玉米果穗。 0030 离散辊4和脱粒辊5的辊面均为适应玉米果穗形状的内圆弧形。 离散辊4的辊面上 间隔设有多个离散凸起6， 离散凸起。
22、6均为通过仿生鸟类喙部制成的三棱锥形， 其用于插入 玉米果穗籽粒之间间隙的工作锥棱两侧的锥面均为圆弧面， 在离散辊4的辊面上的中部及 两端分别沿周向间隔设有三周离散凸起6。 脱粒辊5的辊面和两根差速辊3位于脱粒辊5下方 部分的辊面上均设有脱粒凸起7， 脱粒凸起7包括仿生人类手指指节部位的多个断续的楔形 凸起以及仿生人类手指指纹的连续的波浪形凸起， 通过楔形凸起和波浪形凸起配合模仿人 类裸手脱粒。 由于玉米果穗在两根差速辊3的作用下产生自转， 而离散辊4和脱粒辊5均垂直 于两根差速辊3设置， 所以离散辊4和脱粒辊5相对于玉米果穗来说具有一定的纵向速度和 横向速度， 为了起到更好的离散及脱粒效果，。
23、 本实用新型的离散凸起6上用于插入玉米果穗 的间隙的工作锥棱倾斜于离散辊4的周向设置， 两根差速辊3上的脱粒凸起7均垂直于其周 向设置， 脱粒辊5上的脱粒凸起7均倾斜于其周向设置， 使离散凸起6以及脱粒凸起7正好设 置于玉米果穗与离散辊4和脱粒辊5的相对速度的合速度方向上， 从而起到更好的效果。 0031 本实施例中的两根差速辊3辊面的线速度的差值设置为0.42m/s， 离散辊4和脱粒 辊5辊面的线速度均为1.38m/s， 由于玉米果穗随着两根差速辊3的转动而转动， 因此果穗的 自转线速度和两根差速辊3的线速度的差值是相等的， 所以离散辊4和脱粒辊5相对玉米果 穗的横向速度为0.42m/s,离。
24、散辊4和脱粒辊5相对玉米果穗的纵向速度1.38m/s， 横向速度 说 明 书 3/5 页 6 CN 206283881 U 6 与径向速度的合速度与竖直方向的夹角为arctan(0.42/1.38)=17 ， 由此得出离散辊4上的 离散凸起6和脱粒辊5上的脱离凸起均沿与各自辊周向呈17 倾斜设置以达到最好的离散及 脱粒效果。 0032 离散辊4和脱粒辊5与两根差速辊3之间分别构成破坏玉米果穗上果粒整体排布结 构的离散区和将果粒从玉米果穗上彻底剥去的脱粒区， 在机架1上位于所述离散区的一侧 设有将玉米果穗沿两根差速辊3的之间的轴向逐根输送入离散区的喂料装置8， 该装置包括 投料口801以及设置在。
25、投料口801下方的旋涡曲面802， 所述旋涡曲面802倾斜固定在机架1 上， 并通过模仿水流冲刷石壁形成的石壁曲面制成， 旋涡曲面802的两端分别为大头进料口 和小头出料口， 其中大头进料口与投料口801固定连接并将由投料口801投入的多个玉米果 穗导流入旋涡曲面802中， 多个玉米果穗在重力作用下沿旋涡曲面802滑落并逐步分离， 逐 个经小头出料口由离散辊4远离脱粒辊5的一侧输送至所述离散区。 0033 本实施例中的旋涡曲面802是受到水流冲刷石壁形成的石壁曲面启发而制作， 如 图7所示， 选取合适的石壁曲线系数0.0064得到一条抛物线函数f(z)1=0.00064*y2， 由该抛 物线绕。
26、z轴旋转得到该抛物线旋转曲面函数f(z)2=0.00064*(x2+y2), 为了能选择适合玉米 果穗滑动的曲面， 根据玉米果穗沿曲面滑动时的轨迹设计约束曲线， 尺寸较大的玉米果穗 如果能顺利滑落， 那么尺寸较小的玉米果穗也能顺利滑落， 因此选择尺寸较大的玉米果穗 进行曲线设计， 如图8示， 玉米果穗通过a点和b点接触曲线， 由此计算得到约束曲线方程为 x2+y2=2502， 即为约束曲线a的方程， 相应的约束曲线b的方程为： x2+y2=4502， 选取曲线a、 曲 线b、 yoz面以及与yoz面呈60 夹角的c面所围成的区域得到实施例中的旋涡曲面802， 即图7 中阴影部分所示。 0034。
27、 如图9所示， 两个玉米果穗分别从c、 d两点同时喂入， c、 d两点在同一高度， 两个玉 米果穗分别沿两条轨迹滑到排出口e处， 喂入料斗由薄铁皮制作， 表面光滑， 摩擦力较小， 因 此忽略摩擦力。 两个玉米果穗从喂入到排出， 由于下落的高度是一样的， 所以从排出口e处 的排出速度相同。 而中图中可知， 从d点喂入的玉米果穗的滑落路程长度大于c点喂入的玉 米果穗的滑落路程， 所以c、 d两点在同时喂入的玉米果穗时， c点喂入的玉米果穗的排出时 间小于d点， 因此同时喂入的玉米果穗会在滑落的过程中逐步分离， 逐个排出， 该喂料装置8 能够实现果穗自动分离、 逐个有序地定向喂入的目的。 0035 。
28、在离散辊4和脱粒辊5的辊轴与机架1之间均设有间隙浮动调节装置9， 间隙浮动调 节装置9根据进入离散区和脱粒区的玉米果穗的直径差异浮动调节离散辊4和脱粒辊5的高 度。 该装置包括分别套设在离散辊4和脱粒辊5辊轴端部的轴承座901， 轴承座901的两端均 垂直固定有直线轴承902， 直线轴承902中均穿设有支撑轴903， 支撑轴903的下端与所述机 架1固定， 并在支撑轴903上位于轴承座901与机架1之间的部分设有弹簧904， 所述离散辊4 和脱粒辊5位于机架1上设有电机10一侧的辊轴分别通过万向联轴器905连接在相应的带传 动机构。 玉米果穗进入离散辊4或脱粒辊5下方时， 在弹簧904的作用下。
29、能够将辊子顶起， 不 同直径的玉米果穗顶起的间距不同， 因此脱粒间隙也就不同， 同时果穗两头的直径较小， 也 能将两头的籽粒脱下， 万向联轴器905能够传递扭矩， 保证辊子在上下浮动的过程中继续旋 转工作， 能够根据玉米果穗大小的不同自动调节离散及脱粒间隙， 能够使不同大小的玉米 果穗都达到良好脱粒效果。 0036 在机架1上位于两根差速辊3的下方设有锥形的籽粒斗11， 在籽粒斗11的底部开设 说 明 书 4/5 页 7 CN 206283881 U 7 有排料口， 本实用新型在实施过程中， 多个玉米果穗通过喂料装置8逐步分级， 逐根进入离 散区， 籽粒经离散输送后在离散辊4和脱粒辊5的共同作。
30、用下进入脱粒区， 籽粒脱落后落入 籽粒斗11中， 并通过排料口排出， 玉米果穗的果柄通过两根差速辊3的末端排出， 实现籽粒 与果柄的分离。 说 明 书 5/5 页 8 CN 206283881 U 8 图1 图2 说 明 书 附 图 1/5 页 9 CN 206283881 U 9 图3 图4 说 明 书 附 图 2/5 页 10 CN 206283881 U 10 图5 图6 说 明 书 附 图 3/5 页 11 CN 206283881 U 11 图7 图8 说 明 书 附 图 4/5 页 12 CN 206283881 U 12 图9 说 明 书 附 图 5/5 页 13 CN 206283881 U 13 。