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Messung akustischer Belastung der Fahrzeuginsassen bei Fahrzeugansprengungen

Gepanzerte Fahrzeuge müssen bei einer Ansprengung den Schutz der Mitfahrenden gewährleisten. Dies gilt auch für das Gehör. Da im Fahrzeuginnern ein hoher Schalldruck entstehen kann, wird geprüft, ob dieser einen definierten Grenzwert nicht überschreitet. Das Testcenter von armasuisse W+T hat erstmalig ein neues Messverfahren entwickelt, um den Einfluss des Schalldrucks auf das Gehör ermitteln zu können.

19.06.2020 | armasuisse Wissenschaft und Technologie, Testcenter, Mario Clausen

Experiment  im Hallraum bei der EMPA in Dübendorf


Damit ein System, wie etwa ein gepanzertes Fahrzeug, für einsatztauglich erklärt werden kann, wird es vor einer Truppeneinführung auf verschiedene Kriterien hin geprüft. Eines der zentralen Ziele für ein geschütztes System: den Angehörigen der Armee (AdA) im Ernstfall Schutz bieten. Ein hierzu gehörendes Kriterium befasst sich mit dem Schutz des Gehörs. So können bei einer Ansprengung durch eine Mine oder eine Sprengfalle sehr hohe Schalldruckwerte im Innern des Fahrzeuges entstehen. Diese können im Extremfall zu einem Knalltrauma führen und dadurch die AdAs gefechtsuntauglich machen.

Diesen Einfluss auf das Gehör wollen Experten vom Testcenter armasuisse (WTT) mit Hilfe von zwei verschiedenen Experimenten bestimmen. Hierfür haben sie einen Helm mit speziellen Mikrophonen ausgestattet, welche die bei einer Ansprengung erzeugten Schallwellen messen können.

Experiment 1 im diffusen Feld

Das erste Experiment wurde in einem nahezu ungedämpften Hallraum an der Eidgenössischem Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa in Dübendorf durchgeführt. Ein Hallraum ist ein spezieller Akustikraum der so aufgebaut ist, dass an jedem Punkt im Raum der Schallpegel etwa gleich hoch ist. Für die erste Messung der Schallwerte wurde ein von WTT hergestellter Kunstkopf in den Hallraum gestellt und ihm der Helm mit integrierten Mikrophonen aufgesetzt, um die auftretenden Schallpegel zu messen und aufzuzeichnen. Anschliessend wurden Lautsprecheranregungen im hörbaren menschlichen Bereich erzeugt, so dass im Raum ein diffuses Schallfeld entsteht, welches keine Richtungsinformationen mehr enthält. Die zweite Messung fand nur mit Mikrophonen statt, die im Raum so platziert wurden, dass sie sich an den Positionen der beiden Gehöreingänge befinden. Aus dem Vergleich der beiden Messungen lässt sich die so genannte Übertragungsfunktion vom Helm auf das Ohr, und somit auf das Gehör, im Diffusfeld bestimmen.

Experiment 2 im Fahrzeugschallfeld

Da das Schallfeld im Innern eines Fahrzeugs vom idealen Diffusfeld abweicht, wird in einem zweiten Schritt obiges Experiment für das gepanzerte Fahrzeug MOWAG EAGLE 6x6 TASys wiederholt. Dazu werden im Fahrzeug zwei Dummies mit aufgesetztem Helm mit integrierten Mikrophonen verwendet. Analog Experiment 1 werden aus verschiedenen Lautsprecherpositionen Schallwerte generiert und die Impulsantworten gemessen. Danach werden die Dummies samt Helm aus dem Fahrzeug entfernt, an den Positionen der Gehöreingänge Schalldruckmikrophone installiert und wiederum die Impulsantworten gemessen. Aus dem Vergleich der beiden Impulsantworten können dann fahrzeug- und insassenspezifische Übertragungsfunktionen bestimmt werden. Diese Funktion beschreibt im Wesentlichen den Einfluss des Helms und des Kopfes auf das aufgenommene Signal und somit auf das Gehör.

Akustische Untersuchungen von Ansprengversuchen

Diese Übertragungsfunktionen bilden schliesslich die Grundlage für die akustischen Analysen der später stattfindenden Ansprengversuche. Mit ihrer Hilfe können die Schalldruckwerte, welche mit den mit Mikrophonen bestückten Helmen gemessenen wurden, auf die am Ohr eines AdA wirkenden Schalldruckwerte umgerechnet werden. Der Vergleich der im Fahrzeug gewonnenen Übertragungsfunktion mit jener aus dem Hallraum erlaubt Rückschlüsse zur Sensitivität hinsichtlich der Lokalität des Schallfeldes und damit zur Notwendigkeit, ein anderes Fahrzeug wiederum individuell zu vermessen.