Сборка Крот-М

TL;DR

  • Назначение: Робот-экскаватор, добыча реголита
  • Масса: ~1500 кг
  • Питание: Кабель 10 кВ (без батареи)
  • Мощность: 30 кВт
  • Время сборки: 46 часов на позиции

Обзор

Крот-М — тяжёлый робот-экскаватор Gen-2 для добычи реголита. Шестиколёсная платформа с ковшом 1 м³ может копать до 100 тонн реголита в день. Работает от кабеля 10 кВ (без батареи), так как всегда находится на карьере рядом с энергосистемой.

Ключевая особенность: Самый тяжёлый робот Gen-2 (1500 кг), максимальная доля стали (83%) для прочности.

Материальный баланс Крот-М

Компонент Материал Масса Источник
Рама + шасси + ковш Сталь Fe-6%Mn 1240 кг Изготовление рам
Корпус, радиаторы, корпуса сенсоров Алюминий 220 кг Алюминий
Батарея NaS — 0 кг Нет батареи (кабель)
Актуаторы (6 колёс + 4 ковша) Fe + Al + NaK 65 кг Актуаторы
Электроника (чипы) — 0.5 кг Импорт с Земли
ИТОГО — ~1500 кг >99% местное

Распределение материалов: - Железо (Fe): 1240 кг = 83% - Алюминий (Al): 220 кг = 15% - Актуаторы: 65 кг = 4% - Импорт (чипы): 0.5 кг = <0.1%

Электроника 20 кг = чипы 0.5 кг (импорт) + корпуса камер/лидаров, кабели ~19.5 кг (Al, местный)

Конструкция

Габариты

Параметр Значение
Длина 5.0 м
Ширина 3.0 м
Высота 2.5 м
Дорожный просвет 0.6 м
Объём ковша 1 м³ (2.5 т реголита)

Колёсная база

6 колёс: По 3 с каждой стороны, независимая подвеска.

Параметр Значение
Диаметр колеса Ø1.2 м (унифицировано с Краб-М)
Ширина колеса 0.6 м
Материал Al обод + Fe-6%Mn бандаж
Давление на грунт ~0.14 кг/см²
Привод Электромоторы 5 кВт × 6 = 30 кВт + циклоидный редуктор 1:20

Процесс сборки

Сборочный стапель (10 позиций, 46 часов на позицию)

Позиция Этап Время Роботы
1 Установка рамы на стапель 3 часа 3 Кентавра-М
2 Монтаж шасси (6 колёс) 6 часов 3 Кентавра-М
3 Установка Al корпуса и радиаторов 6 часов 3 Кентавра-М
4 Монтаж ковша и гидравлики 8 часов 4 Кентавра-М
5 Монтаж актуаторов (6 приводов колёс + 4 ковша) 6 часов 3 Кентавра-М
6 Прокладка силового кабеля 10 кВ 4 часа 2 Кентавра-М
7 Установка электроники (процессор, сенсоры) 4 часа 2 Кентавра-М
8 Заливка NaK в контур охлаждения 2 часа 1 Кентавр-М
9 Калибровка сенсоров и тестирование 6 часов Автоматика
10 Тест копания (холостой) 1 час Крот-М сам себя
ИТОГО 46 часов

Этап 1: Установка рамы

Рама Крот-М: - Масса: ~1440 кг (1240 кг Fe + 200 кг Al) - Конструкция: Массивная стальная рама с алюминиевыми панелями - Производство: WAAM 3D-печать

Процесс: 1. Кран поднимает раму с конвейера (тяжёлая, нужен кран 2 т) 2. Рама устанавливается на стапель 3. Фиксация на 6 опорах (больше, чем у других роботов) 4. Проверка геометрии (лазерный сканер)

Этап 2: Монтаж шасси (6 колёс)

6 колёс (унифицированы с Краб-М):

Параметр Значение
Диаметр колеса Ø1.2 м
Ширина колеса 0.6 м
Масса колеса ~50 кг
Материал Al обод + Fe-6%Mn бандаж

Процесс: 1. Установка 6 ступиц с подвеской 2. Монтаж электромоторов 5 кВт с циклоидными редукторами 1:20 3. Установка колёс на ступицы 4. Проверка свободного вращения

Время: 6 часов (унифицированная процедура)

Этап 3: Установка корпуса и радиаторов

Алюминиевый корпус: - Масса: 200 кг - Конструкция: Защитные панели от пыли - Функция: Защита электроники, радиаторы охлаждения

Радиаторы: - Площадь: ~15 м² (направлены в тень) - Материал: Алюминий - Контур: NaK охлаждение моторов (30 кВт → 3 кВт тепла)

Процесс: 1. Установка боковых панелей (болты + заклёпки) 2. Монтаж радиаторов на крыше 3. Герметизация стыков (защита от реголитовой пыли)

Этап 4: Монтаж ковша и гидравлики

Ковш: - Объём: 1 м³ - Масса: 200 кг (сталь Fe-6%Mn) - Грузоподъёмность: 2.5 т реголита - Конструкция: Усиленные кромки для копания

Гидравлика ковша: - 4 гидравлических цилиндра (NaK) - Усилие: 50 кН на цилиндр = 200 кН суммарно - Ход: 1.5 м (подъём ковша)

Процесс: 1. Установка ковша на раму (болты M30) 2. Монтаж 4 гидравлических цилиндров 3. Прокладка трубок NaK 4. Заливка NaK в гидравлический контур 5. Тест подъёма ковша (без груза)

Время: 8 часов (сложная гидравлика)

Этап 5: Монтаж актуаторов

10 актуаторов: - 6 приводов колёс (электрические, 5 кВт каждый + циклоидный редуктор 1:20) - 4 гидравлических цилиндра ковша (50 кН каждый)

Процесс: 1. Подключение электромоторов колёс к силовой шине 2. Прокладка силовых кабелей к трансформатору 3. Монтаж гидравлических цилиндров ковша 4. Заливка NaK в гидравлический контур

Подробнее: Актуаторы

Этап 6: Прокладка силового кабеля 10 кВ

Кабель 10 кВ (MI-тип): - Длина: 50 м (кабель-барабан) - Сечение: 50 мм² Al - Изоляция: MgO (минеральная, все материалы местные) - Напряжение: 10 кВ (понижается до 400 В трансформатором) - Ток: 3 А (при 30 кВт нагрузке)

Почему 50 мм² при токе 3 А? Сечение определяется механической прочностью, не электрическими параметрами. Кабель 50 м на барабане испытывает многократный изгиб при намотке/размотке, абразивный износ от контакта с реголитом и растягивающие нагрузки при буксировке. Минимальное сечение по механике — ~35 мм², выбрано 50 мм² с запасом.

Кабель-барабан: - Автоматическая намотка при движении - Ёмкость: 50 м (радиус работы Крот-М от источника)

Процесс: 1. Установка кабель-барабана на корпус 2. Монтаж трансформатора 10 кВ → 400 В 3. Прокладка кабеля к электромоторам 4. Проверка изоляции (10 кВ — высокое напряжение!)

Этап 7: Установка электроники

Электроника Крот-М: - Процессор: ARM Cortex-A72 (4 ядра, 1.5 ГГц) - Сенсоры: 8 камер, 4 лидара, GPS, IMU - Связь: Wi-Fi, радиоканал 2.4 ГГц - Масса: 20 кг

Процесс: 1. Установка компьютера в защищённый корпус 2. Подключение камер и лидаров 3. Калибровка сенсоров 4. Установка антенн связи

Этап 8: Заливка NaK в контур охлаждения

Контур NaK: - Объём: ~80 литров (больше, чем у других роботов) - Температура: +50-100°C (рабочая) - Радиаторы: 15 м² Al панели

Процесс: 1. Вакуумирование контура (удаление воздуха) 2. Заливка NaK через заправочный клапан 3. Проверка герметичности (вакуумный тест) 4. Запуск насоса NaK

Этап 9: Калибровка сенсоров и тестирование

Программа тестирования:

Тест Описание Норма
Движение колёс Проверка 6 колёс Скорость 5 км/ч
Подъём ковша Тест гидравлики (без груза) Высота 2 м
Копание (холостое) Тест копания воздуха Плавное движение
Охлаждение Тест радиаторов при 30 кВт нагрузке T <+100°C
Автономность Автопилот, копание по программе 100% успех

Длительность: 6 часов

Этап 10: Тест копания

Первый тест копания: - Место: Тестовая площадка с реголитом - Объём: 10 м³ реголита (10 ковшей) - Цель: Проверка работы ковша и гидравлики

Процесс: 1. Крот-М выезжает на тестовую площадку 2. Копает 10 ковшей реголита (по 2.5 т каждый) 3. Выгружает реголит в отвал 4. Возвращается на стапель

Время: 1 час

Энергопотребление

Режим Мощность Энергия
Движение 10 кВт —
Копание 30 кВт —
Простой 1 кВт —

Суточное потребление: - 8 часов копания × 30 кВт = 240 кВтч/день - 2 часа движения × 10 кВт = 20 кВтч/день - 14 часов простоя × 1 кВт = 14 кВтч/день - ИТОГО: ~280 кВтч/день на 1 Крот-М

Кабельное подключение: - Кабель 10 кВ от ближайшей подстанции - Радиус работы: 50 м (длина кабеля) - Мобильность: перенос кабеля каждые 50 м

Обслуживание

Операция Периодичность Исполнитель
Перепокрытие MoS₂ в подшипниках колёс 3 месяца Магнетронная станция + Кентавр-М
Замена зубьев ковша 1 месяц Кентавр-М (сварка)
Замена колёс 1 год Кентавр-М
Замена гидравлики По факту Сборочный стапель

Срок службы: - Рама: 10-15 лет - Колёса: 1-2 года (износ бандажа от реголита) - Ковш: 1-2 года (износ кромок) - Гидравлика: 3-5 лет - Электроника: 5-10 лет - Робот в целом: 5-10 лет (с заменой колёс и ковша)

Применение

Основные задачи Крот-М:

Задача Описание % времени
Копание реголита 100 т/день (40 ковшей по 2.5 т) 80%
Выравнивание площадок Подготовка под строительство 10%
Рытьё траншей Для кабелей, трубопроводов 5%
Засыпка Обратная засыпка траншей 5%

Производительность: - 1 Крот-М: 100 т реголита/день - 6 Крот-М на карьере: 600 т реголита/день

Карьер реголита

Типовой карьер:

Параметр Значение
Площадь 100×100 м
Глубина 3-5 м
Производительность 600 т/день (6 Кротов-М)
Отвал 50 м от карьера
Транспорт 20 Крабов-М (к заводу)

Покрытие карьера: Кабель 50 м покрывает сектор ~80×60 м. Мобильная подстанция перемещается Крабом-М по мере выработки сектора. Карьер 100×100 м обрабатывается в 2-3 этапа с перебазированием подстанции.

Процесс: 1. Крот-М копает реголит (ковш 1 м³) 2. Выгружает в кузов Краба-М 3. Краб-М везёт реголит к заводу (5 т за рейс) 4. Цикл повторяется

Износ и запчасти

Критические компоненты:

Компонент Срок службы Запас на 1 комплекс
Колёса (бандаж) 1-2 года 36 шт (6 Кротов × 6 колёс)
Зубья ковша 1 месяц 120 шт (10 ковшей)
Гидроцилиндры 3 года 24 шт (6 Кротов)

Производство запчастей: - Колёса: WAAM 3D-печать обода (Al) + бандажа (Fe-6%Mn) - Зубья ковша: Литьё + термообработка - Гидроцилиндры: Токарная обработка

См. также