SATU DAYUNG DI BURITAN BEKERJA SEPERTI SAYAP

Kayak, kano, dan perahu dayung mendorong air terutama lewat gaya hambat: daun dayung ditarik melewati air, lalu diangkat keluar untuk kembali. Mendayung buritan (stern-sculling) melakukan hal lain. Satu dayung panjang bertumpu pada takik atau dulang di papan buritan, daunnya selalu di bawah air. Pendayung, biasanya menghadap ke belakang, mengayunkan gagang dari sisi ke sisi, tangannya menggambar tanda tak hingga “∞”, sambil memutar dayung pada porosnya sendiri untuk mengatur sudut daun dayung. Teknik ini masih dipraktikkan di beberapa belahan dunia, tetapi selama ini terutama dipelajari oleh etnolog dan ahli biomekanika. G. Roudaut (perkumpulan Tud Yaouank Ar Mor, Lampaul-Plouarzel), B. Augier (IFREMER), dan M. Rabaud (Universitas Paris-Saclay dan CNRS) berupaya memandangnya sebagai persoalan mekanika fluida.

Dayung penuh sensor

Perahu uji mereka panjangnya 4,74 meter, lebarnya 1,63 meter, dan beratnya sekitar 100 kilogram saat kosong, dengan lunas panjang yang dangkal — mendayung buritan paling baik dilakukan dengan perahu berlunas yang cukup berat, karena dayung mendorong buritan bergantian ke kiri dan ke kanan. Dayung karbonnya sepanjang 3,62 meter, dengan daun kayu sepanjang satu meter yang penampang melintangnya simetris kiri-kanan dan sangat sedikit melengkung.

Pengukur mencatat gaya tangan pada gagang dan gaya takik pada dayung. Dua sensor gerak mengikuti dayung dan lambung, dan sebuah log kincir yang dikalibrasi dengan GPS mengukur kecepatan. Karena dayungnya ringan, gaya-gaya padanya hampir seimbang, sehingga dorongan air pada daun dayung dapat disimpulkan dari dua gaya yang diukur. Dua pendayung berpengalaman masing-masing membawa perahu di air tenang dari diam hingga kecepatan tertinggi yang bisa mereka capai.

Sayap, lalu sentakan

Kayuhan punya empat fase: ayunan ke satu sisi, putaran cepat dayung, ayunan ke sisi lain, dan satu putaran lagi.

• Selama ayunan, air menemui daun dayung pada sudut kecil dan mengalir mulus di atasnya. Daun dayung bekerja seperti sayap, dan gaya angkat mendorong perahu. Perhitungan irisan demi irisan di sepanjang daun dayung, memakai program standar untuk profil sayap, memberikan dorongan 35 newton pada satu saat, dibandingkan 31 newton yang terukur.
• Selama putaran, daun dayung sesaat menghadap aliran. Gaya hambat biasa hanya akan memberi 2 hingga 10 newton, tetapi tim mengukur 20 hingga 45. Selisihnya adalah massa tambahan (added mass): daun dayung berakselerasi kuat dan harus ikut menggerakkan sejumlah volume air bersamanya. Perkiraan mereka, sekitar 70 newton, cukup untuk menjelaskan gaya yang terukur.

Keempat fase mendorong perahu ke depan, meskipun dorongannya turun mendekati nol dua kali per siklus. Pada 1,2 meter per detik, dorongan rata-ratanya 19,4 newton. Tepi kiri dan kanan daun dayung bergantian menjadi tepi depan, yang menurut para penulis unik dibandingkan propulsi di dunia hewan, di mana sirip dan sayap umumnya mempertahankan tepi depan yang sama. Di jejak aliran, pusaran yang terlepas di setiap pembalikan membentuk jalur berselang-seling yang membawa air ke belakang.

65% pada kecepatan jelajah

Membagi daya yang disalurkan ke perahu dengan daya yang dikerahkan pendayung ke dayung menghasilkan efisiensi. Efisiensi naik pada kecepatan rendah, memuncak pada 65 ± 5% di sekitar 1,2 meter per detik, lalu turun menjadi sekitar 25% di sekitar 2 meter per detik. Sebagai pembanding, para penulis menyebut sekitar 75% untuk baling-baling kapal pada kecepatan rancangannya dan untuk dayung klasik terbaik.

Ada dua hal yang tidak beres pada kecepatan tinggi, jelas mereka. Untuk menjaga sudut yang baik pada daun dayung, tangan harus bergerak ke samping lebih cepat daripada yang nyaman bagi tubuh manusia. Dan menjadi sulit menarik dayung kembali cukup cepat selama putaran — bahkan berisiko mengangkatnya keluar dari takiknya. Sementara itu, lambung perahu sendiri mendekati kecepatan kritisnya, ketika pembentukan gelombang menjadi hambatan utama: daya yang dibutuhkan naik sepuluh kali lipat di sepanjang rentang yang diuji, dan para pendayung tidak bisa melaju lebih cepat meskipun menghasilkan sekitar 300 watt.

Ruang untuk dayung yang lebih baik

Tim menguji dayung yang sengaja dibuat kaku agar pengukuran tetap sederhana. Pendayung sungguhan sering lebih suka sedikit kelenturan, dan para penulis menduga bahwa daun dayung yang lentur, dayung yang lebih panjang, atau daun dayung yang melengkung ke bawah dapat menjaga sudut yang lebih baik pada kecepatan tinggi. Merancang dayung ideal untuk perahu dayung buritan, simpul mereka, “melibatkan banyak kompromi, termasuk daya yang dihasilkan pendayung.”