Gehörschutz beim Impulsschallereignissen Auszug aus den

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Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern
bei gehörgefährdendem Impulsschall
Prof. Dr.-Ing. Karsten Kluth
1
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Explosion der Treibladung
Geschoss wird durch den Lauf getrieben
Geschoss verlässt den Lauf
Gase expandieren schlagartig
Mündungsknall bis 160 dB
© All4shooters.com (2016)
Mündungsknall ist durch Schalldämpfer um ca. 30 dB reduzierbar
Mündungsknall
2
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
 Knallgeräusch: durch Überschreiten
der Schallgeschwindigkeit
 Wiederholung entlang der Geschossflugbahn
Schallgeschwindigkeit 343 m/s
© Neitzel (2014)
Kaliber
Geschossgewicht [g]
V0 [m/s]
E100 [Joule]
.222 Remington
3,2
970
1001
7x64
11,2 850
3277
8x57 IS
12,7
800
2982
9,3x64
19,0
785
4925
Geschossknall
3
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
© Neitzel (2014)
© Apotheken-Umschau (2016)
Großes Schädigungspotential
für die Haarzellen
© Neitzel (2014)
Exkurs: Das menschliche Gehör
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Hörnervenfasern
Geschädigtes Ende
einer Hörnervenfaser
Hohe Schallpegel schädigen die
Enden der Hörnervenfasern.
Dadurch gehen deren
Verbindungen zum Innenohr
verloren, und die Hörfähigkeit
nimmt ab.
Innere
Haarzellen
Äußere
Haarzellen
© Spektrum der Wissenschaft
Hörvorgang im Innenohr
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Frequenz- und Dynamik-Wahrnehmungsbereich des Gehörs
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Lärm- und altersbedingter Hörverlust
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Hörverlust, wie er für normale Gespräche in 1 m Abstand typisch ist
8
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Hörverlust, wie er für normale Gespräche in 1 m Abstand typisch ist
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Hörverlust, wie er für normale Gespräche in 1 m Abstand typisch ist
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
 Studie zur Objektivierung von Impulsschallereignissen bei der Jagd
 Befragung und Audiometrie von Jägern
Studie zu Gehörschäden bei Jägern
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
n = 61
Studie zu Gehörschäden bei Jägern – Subjektive Ergebnisse
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
n = 61
Studie zu Gehörschäden bei Jägern – Subjektive Ergebnisse
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Proband Nr. 5:
 48 Jahre alt
 30 Jagdjahre
 Rechtsschütze
[dB]
Alters‐Ø
Rechtes Ohr
Linkes Ohr
Studie zu Gehörschäden bei Jägern – Objektive Ergebnisse
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Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Proband Nr. 6:
 58 Jahre alt
 27 Jagdjahre
 Rechtsschütze
[dB]
Alters‐Ø
Rechtes Ohr
Linkes Ohr
Studie zu Gehörschäden bei Jägern – Objektive Ergebnisse
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Proband Nr. 14:
 65 Jahre alt
 45 Jagdjahre
 Rechtsschütze
[dB]
Alters‐Ø
Rechtes Ohr
Linkes Ohr
Studie zu Gehörschäden bei Jägern – Objektive Ergebnisse
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
 Schießen als Beruf: Allgemeine gesetzliche Regelung (LärmVibrationsArbSchV)
 Schießen als Hobby: Regelung (LärmVibrationsArbSchV) nur als Empfehlung
 Schalldämpferregelungen in Deutschland und Europa sehr verschieden
© Hamzan Yassin (2016)
Schallbezogene Rechtsvorgaben beim Schießen
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
© Neitzel, (2014)
Waffe
Patrone
Schusslärm (Mün)
ungedämpft
Schusslärm (Ohr)
ungedämpft
Lärmreduktion Dämpfer (Mün)
Lärmreduktion Dämpfer (Ohr)
9 mm
160,5 dB
157,7 dB
33,1 dB
28,1 dB
.45 ACP
162,5 dB
162,5 dB
30,7 dB
33,9 dB
Sturmgewehr Colt M4
.223 Rem
164,0 dB
155,0 dB
26,6 dB
29,8 dB
Büchse Remington 700
.308 Win
165,7 dB
157,2 dB
26,8 dB
26,0 dB
Pistole SIG‐Sauer P226
Pistole Glock 21
Primäre Schallschutzmaßnahme: Schalldämpfer
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Technischer (primärer) Schallschutz
Schalldämpfer
(Diekmann, 2014)
Organisatorischer (sekundärer) Schallschutz
Persönlicher (tertiärer) Schallschutz
Kapselgehörschutz
aktiv/passiv
Ohrstöpsel
passiv
Beim Schuss schwer umsetzbar
Aktiver oder passiver Gehörschutz
Otoplasten
aktiv/passiv
Schutz des Gehörs – Vorgehensweise nach dem TOP-Prinzip
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Gesamtdämmwerte beim kombinierten Einsatz von Gehörschutz
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Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Quelle: TRLV Lärm Teil 3
Praxiskorrektur Gehörschutz
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
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Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Kleinkalibergewehr Kaliber .22 lfb und Munition Winchester Super-Speed
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
 Untersuchung mit dem 2‐Kanal Lärmdosimeter
Svantek SV 102+ (mit In‐Ear‐Mikrofon)
 Simultane Messung der Lautstärke sowohl
unterhalb des Gehörschutzes im Gehörgang
als auch außerhalb des Gehörschutzes
 Ermittlung tatsächlicher Dämpfungswerte
von Kapsel‐Gehörschutzmitteln
 Messung der Problematik des Abhebens
der Kapseln durch die Druckwelle Außenmikrofon
In‐Ear‐Mikrofon
© Svantek (2016)
Messsystem zur Überprüfung der Schutzwirkung von Kapseln
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Außenmikrofon
In‐Ear‐Mikrofon
© Svantek (2016)
Messsystem zur Überprüfung der Schutzwirkung von Kapseln
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Messsystem zur Überprüfung der Schutzwirkung von Kapseln
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Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
dB
134 dB
d
134.0
132.0
Schalldruck
129.5
126.0
120.0
-INF
-
120.0
17:17:23.00000
17:17:23.52500
17:17:24.05000
17:17:24.57500
17:17:25.10000
17:17:25.62500
17:17:26.15000
17:17:26.67500
17:17:27.20000
17:17:27.72500
Zeit
17:17:23.00323
dB
114 dB
114.0
Schalldruck
108.0
-INF
108.0
114.0
117.5
17:17:23.00000
17:17:23.52500
17:17:24.05000
17:17:24.57500
17:17:25.10000
17:17:25.62500
17:17:26.15000
17:17:26.67500
17:17:27.20000
17:17:27.72500
Zeit
17:17:23.00323
Messung eines KK-Schusses mit Außen- (oben) und In-Ear-Mikrofon (unten)
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Rosa
Rauschen
SNR ist ein Single Number Rating oder einfach ein Zahlenbewertungssystem nach ISO Norm 4869. Mithilfe des SNR‐Wertes kann der Dämpfungswert verschiedener Gehörschützer verglichen werden. Zur Bestimmung des Schalldruckpegels am Ohr wird der SNR‐Wert vom durchschnittlich gemessenen Lärmpegel abgezogen. Je höher der SNR‐Wert, desto größer die Dämpfung durch die Kapsel. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der SNR‐Wert ein undifferenzierter Durchschnittswert ist, denn eine Kapsel dämpft niedrige Töne anders als hohe Töne. Besser ist es mit Hilfe der HML‐Werte die jeweilige Schalldämpfung in Frequenzbereichen zu vergleichen.
H: High/hohe Frequenzen zwischen 2000 und 8000 Hz
M: Medium/mittelhohe Frequenzen zwischen 1000 und 2000 Hz
L: Low/niedrige Frequenzen zwischen 63 und 1000 Hz
Prüfgeräusch „Rosa Rauschen“ und Erläuterung SNR/HML
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ Bull’s Eye™
Kosten: 27 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 24 dB
L: 15 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
7,7
14,8
24,4
25,6
30,9
35,7
35,3
Subjektiver Eindruck
• Höchste Anpresskraft
• Dünne Dichtkissen
• Höchste gefühlte Anpresskraft am Kopf
Passiver Kapselgehörschützer Peltor Bull´s Eye
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Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ Bull’s Eye™
Kosten: 27 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 24 dB
L: 15 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
7,7
14,8
24,4
25,6
30,9
35,7
35,3
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,8
115,8
30
17,1
0,6
0,7
1
0,4
Passiver Kapselgehörschützer Peltor Bull´s Eye
29
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ Optime II™
Kosten: 16 €
SNR: 31 dB
H: 34 dB M: 29 dB
L: 20 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
13,0
17,7
30,2
37,2
34,0
30,4
37,9
Subjektiver Eindruck
• Weiche, voluminöse Dichtkissen
• Angenehme Druckverteilung
• Gute gefühlte Sicherheit
Passiver Kapselgehörschützer Peltor Optime II
30
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ Optime II™
Kosten: 16 €
SNR: 31 dB
H: 34 dB M: 29 dB
L: 20 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
13,0
17,7
30,2
37,2
34,0
30,4
37,9
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,2
112,5
23
19,7
0,7
1,3
12
1,3
Passiver Kapselgehörschützer Peltor Optime II
31
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Howard Light™ Impact Sport™
Kosten: 46 €
SNR: 25 dB
H: 30 dB M: 25 dB
© Honeywell (2016)
L: 20 dB
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
15,4
19,5
21,6
25,5
25,3
33,0
35,3
Subjektiver Eindruck
• Dünne Dichtkissen
• Wenig wertig wirkende Materialien
• Geringste gefühlte Sicherheit
• Blecherne Geräuschwiedergabe
Aktiver Kapselgehörschützer Howard Light Impact Sport
32
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21.03.2017
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Howard Light™ Impact Sport™
Kosten: 46 €
SNR: 25 dB
H: 30 dB M: 25 dB
© Honeywell (2016)
L: 20 dB
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
15,4
19,5
21,6
25,5
25,3
33,0
35,3
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,0
111,2
2
20,8
1,0
0,7
2
1,1
Aktiver Kapselgehörschützer Howard Light Impact Sport (passiv)
33
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ ProTac II™
Kosten: 189 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 29 dB
L: 24 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
16,3
22,9
27,6
32,8
28,6
34,9
38,5
Subjektiver Eindruck
• Weiche, voluminöse Dichtkissen
• Angenehme Druckverteilung
• Gute gefühlte Sicherheit
• Natürliche Geräuschwiedergabe
Aktiver Kapselgehörschützer Peltor ProTac II
34
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ ProTac II™
Kosten: 189 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 29 dB
L: 24 dB
© 3M (2016)
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
16,3
22,9
27,6
32,8
28,6
34,9
38,5
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,2
118,8
34
13,4
0,5
0,9
3
1,4
Aktiver Kapselgehörschützer Peltor ProTac II (passiv)
35
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ ProTac II™
Kosten: 189 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 29 dB
L: 24 dB
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
16,3
22,9
27,6
32,8
28,6
34,9
38,5
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,2
118,8
34
13,4
0,5
0,9
3
1,4
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
130,0
116,4
18
13,5
1,1
0,9
0,8
1,0
© 3M (2016)
Aktiver Kapselgehörschützer Peltor ProTac II (passiv/aktiv)
36
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
© Neitzel, (2014)
Im Anschlag stößt der Hinterschaft häufig
gegen den Kapselgehörschutz und
verursacht ein ungewolltes Geräusch.
Im schlechtesten Fall bilden sich
Lärmbrücken durch das Anheben oder
Verschieben der Kapsel.
Auch bei der Verwendung besonders
anschmiegsamer Gelpolster bilden sich
bei Brillenträgern häufig gefährliche
Schallbrücken durch eine schlechte
Abdichtung. Dicke Brillenbügel sind dabei
gefährlicher als schmale.
Gehörschutzproblematiken
37
Karsten Kluth – Effektive Wirksamkeit von Kapselgehörschützern bei gehörgefährdendem Impulsschall
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Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Peltor™ ProTac II™
Kosten: 189 €
SNR: 32 dB
H: 31 dB M: 29 dB
L: 24 dB
Frequenz (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Erwartete Dämpfung (dB)
16,3
22,9
27,6
32,8
28,6
34,9
38,5
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Messergebnis
Mittelwert
±SD
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
132,2
118,8
34
13,4
0,5
0,9
3
1,4
Lpeak‐außen (dB)
Lpeak‐innen
(dB)
Zeitdifferenz (ms)
Dämpfung (dB)
129,2
125,9
6,8
3,3
1,4
1,6
4,1
2,6
© 3M (2016)
Aktiver Kapselgehörschützer Peltor ProTac II (passiv/Kontakt)
38
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21.03.2017
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
Subjektiver Eindruck widerspricht vielfach den objektiven Messergebnissen
Teuer ist nicht automatisch gut – Ausnahme ist die Geräuschwiedergabe
Kauf nach persönlichen Vorlieben – Schutzwirkung spielt untergeordnete Rolle
Kombinierte Wirkung aus Schalldämpfer und Kapselgehörschützer erstrebenswert
Objektive Ergebnisse beschränken sich auf den Einsatz von KK-Waffen
Ergebnisse sind nicht uneingeschränkt übertragbar auf Großkaliberwaffen.
Das Abheben einer Gehörschutzkapsel konnte nicht nachgewiesen werden
Fazit
39
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Prof. Dr.-Ing. Karsten Kluth
Universität Siegen – Fachgebiet Arbeitswissenschaft/Ergonomie
[email protected]
40
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21.03.2017
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