[发明专利]一种形成卫星天线的装置及方法

说明书

一种形成卫星天线的装置，包括用于存储液态金属的储存腔，储存腔的前端设置有喷嘴，后端设置有挤出机构，在储存腔上缠绕有用于透过储存腔给液态金属加热使之熔化的加热装置，挤出机构作用于储存腔使得熔化的液态金属从喷嘴挤出成形构成天线，在储存腔以及喷嘴上连接有移动装置，移动装置对成形天线的位置以及指向进行调节，本发明结合低熔点的液态金属材料以及3D打印技术，以及宇宙空间环境中低温和失重的特点，可在空间失重环境中，通过3D打印方式，形成大型刚性天线结构，具有折叠效率高，对天线的长度没有明显限制，展开空间面积大，天线长度可调或可回收以及可以适应多种形状等优点。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种形成卫星天线的装置及方法。

背景技术

3D打印已经是一种在工业生产甚至日常生活中必不可少的技术，其有着生产速度快，可以自定义形状，以及适应多种材料的特点。随着技术的发展，3D 打印技术已经被应用在越来越多的领域。但现有的3D打印技术通常需要借助重力的作用使得打印材料落在成形表面上，在太空环境中没有重力的作用，如何实现3D打印往往还是一个难题。

对于卫星以及各种航天器，天线的设计往往是一个难点，航天器需要多种不同类型的天线以满足工作需要。例如长波天线，其形状往往是一个杆状结构，但由于火箭发射的限制，其尺寸通常比较受限。通过折叠或者伸缩结构的设计，可以增加天线的长度，但对折叠或伸缩机构的要求较高，如果天线长度进一步增加，在卫星上就难以实现。

液态金属材料是一种熔点在室温范围内的材料，以镓合金以及铋合金为基础，可以实现熔点在10摄氏度至数百摄氏度的各种组合。近年来液态金属在柔性电子，金属3D打印，柔性机器人等领域中都有着广泛的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种形成卫星天线的装置及方法，结合低熔点的液态金属材料以及3D打印技术，以及宇宙空间环境中低温和失重的特点，可在空间失重环境中，通过3D打印方式，形成大型刚性天线结构，具有折叠效率高，对天线的长度没有明显限制，展开空间面积大，天线长度可调或可回收以及可以适应多种形状等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种形成卫星天线的装置，包括用于存储液态金属1的储存腔2，储存腔2 的前端设置有喷嘴4，后端设置有挤出机构7，在储存腔2上缠绕有用于透过储存腔2给液态金属1加热使之熔化的加热装置3，挤出机构7作用于储存腔2使得熔化的液态金属1从喷嘴4挤出成形构成天线，在储存腔2以及喷嘴4上连接有移动装置5，移动装置5对成形天线的位置以及指向进行调节。

所述液态金属1可以是镓基合金如镓铟、镓铟锡等，也可以是铋基合金如镓铟锡铋，铋铟锡等，其熔点较低而且固化后具有较高的机械强度。

所述储存腔2的储存容量根据所要成形的天线的长度及直径而有所不同，储存腔2所用材料不与液态金属1发生物理或化学反应。

所述加热装置3的加热方式为电阻丝加热、空间辐射加热、核反应加热或者电磁感应加热中的任意一种，目的在于将储存腔2内的液态金属1加热为液体。

所述挤出机构7为机械挤出结构，如螺杆挤出机构、螺纹挤出机构、滚珠丝杠挤出机构齿轮齿条挤出机构；也可以是电磁挤出结构，利用液态金属的导电性以及电流在磁场中受到的力的作用将其挤出；还可以是流体挤出结构，利用气体或者液体的流动将液态金属挤出至喷嘴，挤出机构的速度受到控制电路控制。

所述移动装置5的具体结构形式是两个相互配合的三轴机械臂，末端为滚轮或者平面接触端。两个三轴机械臂的末端的相互位置关系可以通过轴的角度转动进行调节，从而夹持已经成形的天线的靠近打印机的末端使之位于特定位置或形成特定角度，从而使得新打印出的天线与已经成形的天线之间产生形状上的变化。