船尾の1本の櫂は、翼のように働く

カヤック、カヌー、手漕ぎボートは、主に抗力によって水を押す。ブレードを水中で引き、戻すときには水から持ち上げる。船尾櫓漕ぎは別のことをする。1本の長い櫂が船尾板（トランサム）の切り欠きかオール受けに載せられ、そのブレードは常に水中にある。漕ぎ手はふつう後ろ向きに立ち、柄を左右に振って両手で無限大の記号「∞」を描きながら、櫂をその軸のまわりにひねってブレードの角度を決める。この技術は今も世界のいくつかの地域で使われているが、これまで主に民族学者と生体力学者によって研究されてきた。G・ルドー（G. Roudaut、ランポール＝プルアルゼルのTud Yaouank Ar Mor協会）、B・オジエ（B. Augier、IFREMER）、M・ラボー（M. Rabaud、パリ＝サクレー大学およびCNRS）は、これを流体力学の問題として調べることにした。

センサーだらけの櫂

実験に使った船は全長4.74メートル、幅1.63メートル、空の状態で重さ約100キログラムで、長く浅いキールをもつ。櫂が船尾を左右交互に押すため、船尾櫓漕ぎはかなり重くキールのある船で最もうまく機能する。カーボン製の櫂は長さ3.62メートルで、長さ1メートルの木製のブレードをもつ。その断面は左右対称で、ごくわずかに湾曲している。

計測器が、柄にかかる両手の力と、櫂にかかる切り欠きの力を測った。2つの動きのセンサーが櫂と船体を追い、GPSで較正された外輪式の速度計が速さを測った。櫂は軽いので、櫂にかかる力はほぼつり合っている。そのため、ブレードにかかる水の押す力を、測定された2つの力から導き出すことができた。2人の熟練した漕ぎ手が、それぞれ静かな水面で、船を静止状態から自分が到達できる最高速度まで進めた。

翼、そしてひと押し

ストロークには4つの段階がある。片側への振り、櫂の素早いひねり、反対側への振り、そしてもう一度のひねりだ。

振りの間、水は小さな角度でブレードに当たり、その上を滑らかに流れる。ブレードは翼のように働き、揚力が船を進める。標準的な翼型プログラムを使い、ブレードに沿って断面ごとに計算すると、ある瞬間の押す力は35ニュートンとなり、測定値は31ニュートンだった。
ひねりの間、ブレードは一瞬、流れに正面を向ける。通常の抗力なら2〜10ニュートンにしかならないはずだが、チームが測定したのは20〜45ニュートンだった。その差は付加質量によるものだ。ブレードは激しく加速し、一定の体積の水を一緒に動かさなければならない。彼らの見積もりは約70ニュートンで、測定された力を説明するのに十分である。

推力は1周期に2回ゼロ近くまで下がるものの、4つの段階すべてが船を前へ押す。秒速1.2メートルでは、平均の押す力は19.4ニュートンだった。ブレードの左右の縁が交互に前縁になる。著者らはこれを、ひれや翼が一般に同じ前縁を保つ動物界の推進と比べて、他に類のないものだと述べている。航跡では、反転のたびに放出される渦が互い違いの列をなし、水を後ろへ運ぶ。

巡航速度で65%

船に伝わる仕事率を、漕ぎ手が櫂に注ぐ仕事率で割ると、効率が得られる。効率は低速で上昇し、**秒速約1.2メートルで65 ± 5%の最大に達し、その後秒速約2メートルで約25%**に落ちる。比較として、著者らは設計速度での船舶用プロペラと、最良の通常のボート漕ぎについて約75%という値を挙げている。

速度が上がると2つのことがうまくいかなくなる、と彼らは説明する。ブレードの良い角度を保つには、両手を人間の体にとって楽な速さよりも速く横に動かさなければならなくなる。また、ひねりの間に櫂を十分素早く引き戻すことが難しくなり、櫂が切り欠きから外れてしまうおそれさえある。一方で、船体そのものが臨界速度に近づく。そこでは波を立てることが主な抵抗になる。必要な仕事率は試験した範囲で10倍に増え、漕ぎ手たちは約300ワットを出していたにもかかわらず、それ以上速く進むことはできなかった。

より良い櫂の余地

チームは、測定を単純に保つため、あえて硬い櫂を試験した。実際の漕ぎ手はしばしばある程度のしなりを好む。著者らは、しなやかなブレード、より長い櫂、あるいは下向きに湾曲したブレードなら、高速でもより良い角度を保てるかもしれないと提案している。櫓漕ぎの船に理想的な櫂を設計することは「漕ぎ手が生み出す仕事率を含め、多くのトレードオフを伴う」と彼らは結論づけている。