KIÇTAKİ TEK KÜREK BİR KANAT GİBİ ÇALIŞIYOR

Kayaklar, kanolar ve kürekli tekneler suyu çoğunlukla sürüklenme (drag) ile iter: pala suyun içinden çekilir, sonra dönüş için dışarı kaldırılır. Kıçtan tek kürekle yürütme başka bir şey yapar. Tek bir uzun kürek, kıç aynasındaki bir oyukta ya da ıskarmozda durur; palası hep suyun altındadır. Genellikle arkaya dönük duran kürekçi, sapı bir yandan öbür yana süpürür, elleri bir sonsuzluk işareti “∞” çizer; bu sırada palanın açısını ayarlamak için küreği kendi ekseni etrafında döndürür. Teknik dünyanın birçok yerinde hâlâ uygulanıyor, ama esas olarak etnologlar ve biyomekanikçiler tarafından incelenmişti. G. Roudaut (Tud Yaouank Ar Mor derneği, Lampaul-Plouarzel), B. Augier (IFREMER) ve M. Rabaud (Paris-Saclay Üniversitesi ve CNRS) ona bir akışkanlar mekaniği problemi olarak bakmaya koyuldu.

Sensörlerle dolu bir kürek

Deney teknesi 4,74 metre uzunluğunda, 1,63 metre genişliğinde ve boşken yaklaşık 100 kilogram ağırlığında; uzun ve sığ bir omurgası var — kıçtan kürekle yürütme oldukça ağır, omurgalı bir teknede en iyi sonucu verir, çünkü kürek kıçı sırayla sola ve sağa iter. Karbon kürek 3,62 metre uzunluğunda; bir metrelik ahşap palasının kesiti soldan sağa simetrik ve çok hafif kavisli.

Ölçerler, ellerin sap üzerindeki kuvvetini ve oyuğun kürek üzerindeki kuvvetini ölçtü. İki hareket sensörü küreği ve gövdeyi izledi; GPS ile kalibre edilmiş, çarklı bir hız ölçer de hızı ölçtü. Kürek hafif olduğu için üzerindeki kuvvetler neredeyse dengelenir; dolayısıyla suyun pala üzerindeki itişi ölçülen iki kuvvetten çıkarılabildi. İki deneyimli kürekçi tekneyi sakin suda, her biri ayrı ayrı, duruştan ulaşabildikleri en yüksek hıza çıkardı.

Önce kanat, sonra itme

Vuruşun dört evresi var: bir yana süpürme, küreğin hızlı bir dönüşü, öbür yana süpürme, bir dönüş daha.

• Süpürmeler sırasında su palaya küçük açılarla çarpar ve üzerinden düzgünce akar. Pala bir kanat gibi çalışır ve tekneyi kaldırma kuvveti (lift) yürütür. Standart bir kanat profili programıyla pala boyunca dilim dilim yapılan bir hesap, bir anda 35 newtonluk itiş veriyor; ölçülen değer 31 newton.
• Dönüşler sırasında pala kısa bir süre akışa cephe alır. Sıradan sürüklenme yalnızca 2 ila 10 newton verirdi, ama ekip 20 ila 45 newton ölçtü. Fark eklenmiş kütle (added mass): pala sert biçimde ivmelenir ve beraberinde bir hacim suyu harekete geçirmek zorundadır. Ekibin yaklaşık 70 newtonluk tahmini, ölçülen kuvveti açıklamaya yetiyor.

İtiş her döngüde iki kez sıfıra yaklaşsa da dört evrenin hepsi tekneyi ileri iter. Saniyede 1,2 metrede ortalama itiş 19,4 newtondu. Palanın sol ve sağ kenarları sırayla hücum kenarı olur; yazarlar bunu, yüzgeçlerin ve kanatların genellikle aynı hücum kenarını koruduğu hayvanlar alemindeki itişe kıyasla benzersiz buluyor. Art izde, her ters dönüşte kopan girdaplar suyu geriye taşıyan şaşırtmalı bir dizi oluşturur.

Seyir hızında %65

Tekneye aktarılan gücü kürekçinin küreğe verdiği güce bölmek verimi verir. Verim düşük hızda yükselir, saniyede 1,2 metre civarında %65 ± 5 ile zirve yapar, sonra saniyede 2 metre civarında yaklaşık %25’e düşer. Karşılaştırma için yazarlar, tasarım hızındaki bir gemi pervanesi ve en iyi klasik kürek çekme için yaklaşık %75’i aktarıyor.

Hızda iki şey ters gider, diye açıklıyorlar. Palada iyi bir açıyı korumak için ellerin, insan bedeni için rahat olandan daha hızlı yana hareket etmesi gerekirdi. Ve dönüşler sırasında küreği yeterince hızlı geri çekmek zorlaşır — hatta onu oyuğundan çıkarma riski doğar. Bu arada gövdenin kendisi, dalga oluşturmanın ana direnç hâline geldiği kritik hızına yaklaşır: test edilen aralıkta gereken güç on katına çıktı ve kürekçiler yaklaşık 300 vat üretmelerine rağmen daha hızlı gidemedi.

Daha iyi bir küreğe yer var

Ekip, ölçümleri basit tutmak için bilerek sert bir kürek test etti. Gerçek kürekçiler çoğu zaman biraz esneklik tercih eder; yazarlar esnek bir palanın, daha uzun bir küreğin ya da aşağı doğru kavisli bir palanın hızda daha iyi açıları koruyabileceğini öne sürüyor. Yazarlar, tek kürekle yürütülen bir tekne için ideal küreği tasarlamanın “kürekçinin ürettiği güç de dahil olmak üzere pek çok ödünleşim içerdiği” sonucuna varıyor.