本实用新型涉及一种轻气炮，具体是涉及了一种水下发射可改装转换的轻气炮。
背景技术：
研究开发水下发射技术和实验手段，是实现水中兵器发展的必不可少的环节。美国海军已实现水下发射一级火药轻气炮加弹托，实现了发射1500m/s速度的水下射弹、接近水的声速，并用阴影法观察到了射弹诱导的水中激波(JD Heubes,Exp.Fluids,2001,30:57-64.)。目前，空气动力学的知识已经丰富，但对水中可压缩性的研究还仅仅是开始，主要原因是缺乏相关的实验手段，特别是超高速发射装置。
二级轻气炮加载技术是当代实验研究物质物态方程和冲击力学行为的一个重要手段和实验方法之一,在科学研究中起着重要作用，为了研究材料的动态物理学性质,1946年美国人研制了第一门利用轻气体来进行发射的气体炮,此后,以轻质气体为工作介质的各种类型轻气炮装置相继问世,并广泛用于研究金属、岩石、绝缘材料及其它有关材料的动态物理力学性质,包括高压状态方程、材料破坏性准则、弹塑性本构关系、绝缘材料的导电率等不同材料中冲击波和应力波的传播等特性；用二级轻气炮做动态力学性能实验有如下优点可得到较炸药平面波发生器低得多的实验压力下限；加载条件简单,易于控制加载时间、应力波形和幅值,以及卸载条件等载荷特性,因而实验重复性好；发射时无轰鸣声,适于室内实验；可实现受击样品的回收,以便对回收样品进行宏观与微观的分析研究；所以在轻气炮动能武器效应研究、地球空间物理研究、航天器防护研究以及高应变率下的材料性能研究等领域有着广泛应用，是目前国内外非常通用的高速、超高速加载系统，例如CN106679500A专利中(1)不具备在水下工作能力；(2)自由度差，不容易进行跨级工作能力；(3)一级驱动采用压缩气体驱动的二级轻气炮对炮体结构密封性要求高；(4)压缩气体的能量密度不够高，不易打出较高的弹速；所以极大的限制了测试实验的多样性。
1995年，日本东北大学流体科学研究所试验成功一种小型二级轻气炮，发射管内径1.8mm、射弹质量10mg，在空气中速度达到了5km/s以上(佐藤孝司，等，1995年日本激波学术会议论文集，pp.235-238.)。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种水下发射可改装转换的轻气炮，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
所述轻气炮置于水箱中，轻气炮通过第一支撑柱和第二支撑柱固定支撑于水箱，轻气炮包括依次同轴连接安装的一级气室、泵管、高压段和发射管，一级气室为中空结构，一级气室一端安装有火药驱动引信，一级气室另一端开口并在开口内安装一级膜片，一级气室另一端的开口设置为第一螺纹接口，第一螺纹接口与泵管一端口开设的第一螺纹孔螺纹相套装连接，泵管内部套装有圆柱活塞，泵管另一端口设置为第二螺纹接口，第二螺纹接口与高压段一端开设的第二螺纹孔螺纹相套装连接，高压段另一端与发射管的一端同轴固接，高压段和发射管连接处安装有二级膜片，发射管内装有射弹，发射管另一端作为发射端，发射端处设有防水装置；所述防水装置主要由发射管螺纹口、铝箔纸和发射管螺纹套组成，所述发射管的发射端端口设置为螺纹口，螺纹口外通过螺纹套装发射管螺纹套，螺纹口和发射管螺纹套之间布置有铝箔纸。
所述的第一支撑柱和第二支撑柱底端均固定于水箱内壁下表面，第一支撑柱和第二支撑柱顶端作为支撑端，分别固定连接到一级气室和发射管。
当泵管两端通过螺纹安装一级气室和泵管之间时形成二级轻气炮；当所述泵管从一级气室和高压段之间旋下拆卸，一级气室和高压段之间通过螺纹连接，形成一级轻气炮。
所述水箱顶部设有进水口，底部设有排水口，进水口和排水口分别安装有第一阀门和第二阀门，且水箱内部注有水液。
所述一级气室、泵管和高压段均采用真空密封，且均有两层密封圈。
所述的圆柱活塞采用聚乙烯高分子材料制成。
所述一级气室、泵管、高压段和发射管的内壁均进行镀铬处理。
本实用新型这种小型轻气炮放入水池中，可实现对马赫数为3.33的水中可压缩性流动的研究，例如：激波离开距离、激波倾角、等密度线等。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型能转换改装成一级轻气炮和二级轻气炮，形成一物两用的灵活性，便于工作人员进行多种测验，提高了本设备的使用性能。
本实用新型设备设置在水下具有高效的防水性，通过铝箔纸将发射管螺纹口密封，再由发射管螺纹套与发射管螺纹口螺纹连接，从而使得铝箔纸密封性能更加稳定，并且容易更换铝箔纸，方便工作人员操作。
附图说明
图1为本实用新型轻气炮的内部结构示意图。
图2为本实用新型轻气炮中A处放大的结构示意图。
图3为本实用新型轻气炮中B处放大的结构示意图。
图4为本实用新型轻气炮中C处放大的结构示意图。
图中：水箱1、一级气室2、一级膜片3、圆柱活塞4、泵管5、高压段6、二级膜片7、射弹8、发射管9、第一支撑柱10、第二支撑柱11、进水口12、第一阀门13、第二阀门14、排水口15、水液16、第一螺纹接口17、第一螺纹孔18、第二螺纹接口19、第二螺纹孔20、螺纹口21、铝箔纸22、发射管螺纹套23。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实用新型包括水箱1、一级气室2、一级膜片3、圆柱活塞4、泵管5、高压段6、二级膜片7、射弹8、发射管9、第一支撑柱10、第二支撑柱11、进水口12、排水口15、第一螺纹接口17、第一螺纹孔18、第二螺纹接口19和第二螺纹孔20，轻气炮置于水箱1中，轻气炮通过第一支撑柱10和第二支撑柱11固定支撑于水箱1。
如图1所示，轻气炮包括依次同轴连接安装的一级气室2、泵管5、高压段6和发射管9，一级气室2为中空结构，一级气室2一端安装有火药驱动引信，一级气室2另一端开口并在开口内安装一级膜片3，如图2所示，一级气室2另一端的开口设置为第一螺纹接口17，第一螺纹接口17与泵管5一端口开设的第一螺纹孔18螺纹相套装连接，泵管5内部套装有圆柱活塞4；如图3所示，泵管5另一端口设置为第二螺纹接口19，第二螺纹接口19与高压段6一端开设的第二螺纹孔20螺纹相套装连接，高压段6另一端与发射管9的一端同轴固接，高压段6和发射管9连接处安装有二级膜片7，发射管9内装有射弹8，发射管9另一端作为发射端，发射端处设有防水装置。
如图4所示，防水装置主要由发射管螺纹口21、铝箔纸22和发射管螺纹套23组成，所述发射管9的发射端端口设置为螺纹口21，螺纹口21外通过螺纹套装发射管螺纹套23，螺纹口21和发射管螺纹套23之间布置有铝箔纸22，通过铝箔纸22将螺纹口21密封并且将螺纹口21和发射管螺纹套23之间密封。
第一支撑柱10和第二支撑柱11底端均固定于水箱1内壁下表面，第一支撑柱10和第二支撑柱11顶端作为支撑端，分别固定连接到一级气室2和发射管9，即一级气室2的底部与第一支撑柱10固定连接，发射管9的底部与第二支撑柱11固定连接，使得所述轻气炮的一级气室2和发射管9通过第一支撑柱10和第二支撑柱11固定支撑于水箱1。
水箱1顶部设有进水口12，底部设有排水口15，进水口12和排水口15分别安装有第一阀门13和第二阀门14，且水箱1内部注有水液16。
一级气室2、泵管5、高压段6、发射管9、第一螺纹接口17、第一螺纹孔18、第二螺纹接口19和第二螺纹孔20的连接均由液压系统驱动。
当泵管5两端通过螺纹安装一级气室2和泵管5之间时形成二级轻气炮：通过向一级气室2放入足量火药后，点燃引信使得火药爆炸达到一定高压冲击力后冲破一级膜片3，从而推动圆柱活塞4压缩泵管5内的氢气，由于氢气快速被压缩后迅速产生高压冲破二级膜片7，高压气流通过推动射弹8发射出发射管9。
当所述泵管5从一级气室2和高压段6之间旋下拆卸，一级气室2和高压段6之间通过螺纹连接，即一级气室2的第一螺纹接口17和高压段6的第二螺纹孔20之间通过螺纹连接，形成一级轻气炮：通过向一级气室2放入足量火药后，点燃引信使得火药爆炸达到一定高压冲击力后冲破一级膜片3，气流直接推动射弹8发射出发射管9。
通过将第一螺纹接口17与第二螺纹孔20螺纹连接，将本设备改装成一级轻气炮，形成一物两用的灵活性，提高了本设备的使用性能，且本设备设置在水下具有高效的防水性，通过铝箔纸22将发射管螺纹口21密封，再由发射管螺纹套23与发射管螺纹口21螺纹连接，从而使得铝箔纸22密封性能更加稳定。
具体实施先将发射管、火药室等部件防水密封并放入水箱中，给水箱加水到预定高度，点火发射射弹进入水中。另外用在下游预先布置好的测量仪器，如纹影仪、PIV等，可实现对激波和空泡形状以及速度场等参数的测量。