技术领域
本发明涉及一种航天用的对接装置，尤其涉及一种用于太空的外扩渐变充气式对接装置。
背景技术
随着航天事业的发展，各种航天设备越来越多，比如各种航天卫星、空间站、航天飞机等。这些航天设备在天空运行需要在某些情况下进行各种变化运行，比如对卫星进行在轨对接，以实现空间目标的捕获、调姿、变轨及转移等操作。
现有的对接机构一般采用机械式对接机构，存在结构复杂、发射尺寸大、控制要求高、控制难度大、易损伤对接目标等缺点。
为了解决上述问题，有专利文献提出充气式对接机构，比如专利申请号为“201510139308.9”的发明专利申请，公开了一种前端膨大式充气对接机构，包含支撑管和膨胀端头，膨胀端头设置在支撑管的前端，膨胀端头与支撑管中心对齐设置，膨胀端头与支撑管固定连接，支撑管和膨胀端头都是柔性充气结构，支撑管的外径小于膨胀端头与支撑管的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度；在支撑管的一侧设置有纵向的卷簧。这种结构采用充气式结构，具有结构简单、易于对接、对接过程控制要求低、控制方式简单、发射体积小、重量轻、成本低等优点，但是，膨胀端头设置在支撑管的前端，支撑管对膨胀端头的支撑不足，使膨胀端头在充气对接后不够稳定，而且由于膨胀端头为一个，其最适宜的张紧度对应一个，所以最适应的对接对象的直径只能是一个，这样限制了该对接机构的适用范围。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种对接稳定、适用范围广的用于太空的外扩渐变充气式对接装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种用于太空的外扩渐变充气式对接装置，包括对接管道，所述对接管道的第一端安装有连接法兰，所述对接管道上从第二端开始向第一端的方向依次设有多组挡块且多组所述挡块之间的间距越来越大或越来越小，每组所述挡块由两个靠近排列的所述挡块组成，相邻两组所述挡块之间分别安装有管状的弹性体，所述弹性体的两端分别与对应的两组所述挡块密封连接，所述弹性体的端头置于两个所述挡块之间且被密封，多个所述弹性体的松紧度相同或基本相同，位于首、尾两组所述挡块之间的所述对接管道的管壁上设有多个内外相通的通孔。
上述结构中，挡块用于安装弹性体，多个弹性体在安装后形成囊体，充气后形成气囊，其直径扩大，实现与另外的对接管的内壁之间的紧密连接，从而实现快速对接；多个弹性体的结构可以在每个弹性体处于最适宜张紧度的情况下与对应的直径的其它对接管实现紧密连接。
具体地，所述挡块一共为五组，所述弹性体一共为四个，四个所述弹性体的长度由所述对接管道的第二端向第一端的方向依次减小。
作为优选，所述弹性体由内而外依次为气密层、承力层和弹性层。
更优选地，所述气密层为丁基橡胶薄膜，所述承力层为芳纶纤维，所述弹性层为橡胶薄膜。
本发明的有益效果在于：
本发明采用将弹性体密封安装于对接管道上的方式，使弹性体充气后也能与对接管道稳定连接，从而增强了整个对接装置对接后的稳定性，有利于对控制对象进行可靠操作；采用多个长度递增或递减且松紧度一致的弹性体，使本对接装置可以适应多种直径不同的对接对象，从而扩大了本对接装置的适用范围，而且在用于直径较小的对接对象时，由于有一个以上的弹性体充气后形成的气囊均会与对接对象的内壁接触，所以其对接稳定性会进一步提高；本对接装置适用于与具有较大管径空心管的对接对象设备对接。
附图说明
图1是本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置未充气时的主视结构示意图，图中示出了弹性体内的结构；
图2是本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置充气后的主视结构示意图之一，图中示出了弹性体内的结构；
图3是本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置充气后的主视结构示意图之二，图中示出了弹性体内的结构；
图4是本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置充气后的主视结构示意图之三，图中示出了弹性体内的结构；
图5是本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置充气后的主视结构示意图之四，图中示出了弹性体内的结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明所述用于太空的外扩渐变充气式对接装置包括对接管道8，对接管道8的第一端（图中右端）安装有连接法兰9，对接管道8上从第二端（图中左端）开始向第一端的方向依次设有五组挡块1且五组挡块1之间的间距越来越小，也可以越来越大，每组挡块1由两个靠近排列的挡块1组成，相邻两组挡块1之间分别安装有管状的弹性体，弹性体包括第一弹性体2、第二弹性体3、第三弹性体5、第四弹性体6，各弹性体的两端分别与对应的两组挡块1密封连接，各弹性体的端头置于两个挡块1之间且被密封，第一弹性体2、第二弹性体3、第三弹性体5和第四弹性体6的松紧度相同或基本相同，位于首、尾两组挡块1之间的对接管道8的管壁上设有多个内外相通的通孔7，第一弹性体2、第二弹性体3、第三弹性体5和第四弹性体6的长度依次减小；各弹性体由内而外依次为气密层、承力层和弹性层，气密层为丁基橡胶薄膜，承力层为芳纶纤维，弹性层为橡胶薄膜。上述挡块1为环形挡块，固定安装于对接管道8的外壁上。
如图1-图5所示，使用时，将本对接装置通过连接法兰9连接在控制设备上，并将对接管道8与控制设备的高压供气管密封连接，对接前不充气，各弹性体附于对接管道8，其整体外径较小，易于伸入对接对象即被控设备的对接管内；在将对接管道8伸入被控设备的对接管内后，开始向对接管道8内充气，充气的气压根据被控设备的对接管的内径来确定，具体如下：
如图2所示，在被控设备的对接管的内径较大时，充气气压相对较大，由于第一弹性体2的长度最长，所以其充气后扩张最大，充气后形成的气囊的外径最大，第二弹性体3、第三弹性体5和第四弹性体6充气后形成的气囊的外径依次减小，此时第一弹性体2充气后形成的气囊的外壁与被控设备的对接管的内壁接触。
如图3所示，在被控设备的对接管的内径小一点时，充气气压也小一点，第一弹性体2和第二弹性体3充气后扩张较大且外径基本一致，第三弹性体5和第四弹性体6充气后形成的气囊的外径依次减小，此时第一弹性体2和第二弹性体3充气后形成的气囊的外壁均与被控设备的对接管的内壁接触。
如图4所示，在被控设备的对接管的内径再小一点时，充气气压也再小一点，第一弹性体2、第二弹性体3和第三弹性体5充气后扩张较大且外径基本一致，第四弹性体6充气后形成的气囊的外径最小，此时第一弹性体2、第二弹性体3和第三弹性体5充气后形成的气囊的外壁均与被控设备的对接管的内壁接触。
如图5所示，在被控设备的对接管的内径最小时，充气气压也最小，第一弹性体2、第二弹性体3、第三弹性体5和第四弹性体6充气后外径基本一致，此时第一弹性体2、第二弹性体3、第三弹性体5和第四弹性体6充气后形成的气囊的外壁均与被控设备的对接管的内壁接触。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
