Silent gym on the ISS : Reduzierung der Geräuschemission eines Multifunktionstrainingsgerätes für den Weltraumeinsatz auf der ISS

Abstract

Gegenstand der hier präsentierten Arbeit ist die Optimierung der akustischen Eigenschaften eines Multifunktionstrainingsgerätes, des sogenannten Multifunctional Dynamometer for the use in Space. Dieses Trainingsgerät wurde für den Weltraumeinsatz entwickelt, um mit unterschiedlichen Übungen verschiedene Muskelpartien zu trainieren. Überdies wird das Gerät nicht nur zum Training, sondern auch zur Diagnose eingesetzt, wobei mit unterschiedlichen Messungen der Zustand und der Kraftverlauf bestimmter Muskelgruppen beobachtet werden kann. Diese in der Schwerelosigkeit gesammelten Daten werden sehr nützlich für Reha- bzw. Komapatienten sein. Um Kräfte für das Training im Weltraum simulieren und Kraftverläufe aufzeichnen zu können wird ein kleiner Elektromotor, der mit einem Planetengetriebe gekoppelt ist, verwendet. Aufgrund der entstehenden Schwingungen von Motor und Getriebe während des Trainings, werden Schallemissionen vom Trainingsgerät abgestrahlt, die über dem zulässigen Schallniveau in den bewohnten Teilen der International Space Station liegen. Bei diesem Schallproblem handelt es sich um ein kombiniertes Problem der Körperschallübertragung in die Rahmenstruktur des Gerätes und um die direkt in die Luft von Motor und Getriebe abgestrahlten Emissionen. Durch sekundäre körperschallreduzierende und luftschalldämmende Maßnahmen konnte der abgestrahlte Schallleistungspegel des Trainingsgerätes nur in geringem Maße reduziert werden. Die zulässigen Werte konnten somit nicht unterschritten werden, und es müssten weitere aufwendigere Maßnahmen getroffen werden um die Grenzwerte einzuhalten.

Subject of the work presented here is the optimisation of the acoustic properties of a multifunctional training device, the so-called Multifunctional Dynamometer for the use in Space. This training device was developed for the use in space to keep the astronauts fitness level. Additionally the device can be used for the diagnosis of different muscle groups. The data which is collected in space could be very useful on earth to improve the treatment of people before and after surgery's. In order to generate forces in space, an electric motor coupled with a planetary gear is used. This drive components generate vibrations that are emitted as audible sound emissions from the unit during operation. The radiated noise emission is above the permissible limits on the space station. This sound problem is a combined problem of structure-borne sound transmission into the frame structure of the device and the directly emitted sound into the air produced by the engine and the gear box. By using secondary acoustic measures the radiated sound power level of the training device was reduced only slightly. The permitted values could not be reached and other measures would have to be taken to comply with the limits.