İnsanların köpekbalığı derisinin faydalı niteliklerini bilmediğini söylemek pek doğru olmaz. Örneğin 100 yıldan fazla bir süredir onun zımpara olarak kullanıldığı biliniyor. Köpekbalığı derisi sahip olduğu yapı sebebiyle özellikle mobilyaların parlatılmasında bir zamanlar vazgeçilmez bir malzeme halini almıştı. Geçtiğimiz bir kaç on yıl zarfında yapılan araştırmalar sonucunda bir kullanım alanı daha ortaya çıkmaya başladı: Su içinde hareket ederken oluşan direncin azaltılması...

Önceleri Sovyet bilimadamları bazı köpekbalıklarının yüksek hidrodinamik performanslarının sebepleriyle ilgilendiler ve deri yapısının niteliğinin buna olan büyük katkısını farkettiler. Bununla birlikte söz konusu araştırmalar tamamen askeri amaçlarla yapıldığından ve o yıllardaki malzeme teknolojisi uygun malzemelerin imal edilmesine olanak vermediğinden bu projeler rafa kalkmış oldu. Sonraları bazı Amerikalı araştırmacılar aynı teknolojinin uçak gövdelerine uygulanması konusunda çalıştılarsa da onlar da çeşitli nedenlerle bu teknolojiyi gerçek hayata uyarlayamadılar. Fakat özellikle bu iki ülkenin liderliğinde büyük askeri araştırma geliştirme bütçeleriyle yapılan çalışmalar sonucunda önemli bir bilgi birikimi oluştu.

Çok basite indirgersek, köpekbalıklarının derileri örneğin yunuslar gibi son derece pürüzsüz değil tam aksine deri dişçikleri olarak adlandırabileceğimiz geriye eğik ve düzenli bir şekilde deri üstüne sıralanmış keskin yapılarla kaplanmıştır ve ilk anda akla gelebilceğinin aksine bu pürüzlü yapı hayvanın direncini artırmak şöyle dursun daha da azaltmaktadır. Daha az sürtünme direnci daha düşük güçle daha hızlı yol alabilmek anlamına gelir ve üstelik bu tip bir teknolojinin uygulama alanı ilk anda tahmin edilebilenden çok daha geniştir. Yandaki çizimde gördüğünüz "büyük beyaz köpekbalığı"nın (sayfanın başlangıcındaki foto) gövdesindeki dişçiklerden bir örnektir. Burada A üstten ve B yandan görünüşü temsil etmektedir ve balığın başı sol taraftadır (buradaki görünüm gerçeğine oranla oldukça büyütülmüştür). Şunu da unutmamak gerekir ki hayvanın derisi üzerindeki bu yapıların şekil ve büyüklükleri gövde üzerinde bulundukları yere göre değişiklik gösterirler.

Tüm bunlara karşın ilk başarılı uygulama mayo sektöründen geldi ve Speedo firması bu potansiyeli ticari bir başarıya dönüştürmeyi başardı. Speedo firmasının ilk geliştirdiği ürün olan Aquablade adlı kumaş ile imal edilmiş mayolar 1996 Atlanta Olimpiyatlarında kamuoyunun dikkatini çekti. Sonuçta bu olimpiyatlardaki yüzme madalyalarının %77'si bu mayoları giyen yüzücüler tarafından kazanıldı.

Daha sonra yapılan ar&ge çalışmalarıyla bu teknoloji daha da geliştirildi. 16 mart 2000 tarihinde yine Speedo tarafından piyasaya sürülen ve köpekbalığı derisini taklit eden Fastskin adlı kumaştan üretilen mayolar (yandki foto) daha da yüksek performans gösterdiler.

Test sonuçlarına göre Fastskin Aquablade'den %3 daha az sürtünme direncine sahiptir ve en pürüzsüz kumaştan da yaklaşık %7.5 daha hızlıdır. Fakat bu kumaşın sporcular tarafından kullanılmasının sportmenliğe gölge düşürdüğü yolundaki eleştiriler oldukça yaygındır. Bu nedenle uluslararası yüzme federasyonu FINA ancak kasım 1999 yılında bu kumaşın yüzme yarışlarında kulanılabilmesini onyalamıştır.

Sonuç olarak Sydney 2000 Olimpiyatlarında;14 dunya rekorundan 11'i bu mayoları giyen yüzücüler tarafından kırıldı ve 33 altın madalyadan 27'si de (%82) yine bu mayoları giyen yüzücüler tarafından kazanıldı.

Köpekbalıkları çok değişik türlere sahiptir ve bü türler boyutsal olarak büyük çeşitlilik gösterirler. En büyük köpekbalığı olan balina köpekbalığı (Rhincodon typus) 13 metreden daha uzun olabilirken pigme kediköpekbalığı (Eridacnis radcliffei) ancak 22-25 cm'lik bir boya ulaşabilir.

Genel olarak köpekbalıklarının vücut şekilleri su direncini azaltacak ve yüzme eforunu en aza indirecek şekilde mükemmel bir hidrodinamik yapıya sahiptir. Yüzgeçleri kıkırdak çubuklarının etrafında bulunan çok ince bir et tabakası ve bunları kaplayan deriden oluşur. Bu yüzgeçlerin görevleri, itiş gücü sağlamak, yüzerken kaldırma kuvveti oluşturmak ve yüzüş dengesini sağlamak olarak sıralanabilir.

Balık üzerindeki su direncini üç temel sisteme ayırabiliriz:

Sürtünme direnci, deri ile etrafında oluşan sınır tabaka arasındaki sürtünme sebebiyle oluşur. Bu tip direnç eğer sınır tabaka türbülanslı akışa karşı savunulursa azaltılabilir.
Basınç direnci, hareket eden köpekbalığının bu esnada saptırdığı su akışı nedeniyle oluşur. Bu tip direnç sınır tabaka kararlı halde tutulabilirse ve gövde boyunca temas halinde olursa yani akış gövdeden ayrılmazsa azaltılabilir.
İndüklenmiş direnç yüzgeçlerin uçlarında ve arkalarında oluşur. Bu üç tip direnç içinde en belirleyici olan sürtünme direncidir.

Açıksu köpekbalıklarının ulaşabildiği süratler hakkında kesin veriler elde olmamakla birlikte mako ve çekiçkafa (yandaki foto) gibi en hızlı türlerin 45 deniz mili / saat gibi çok yüksek süratlere ulaşabildikleri söylenmektedir. Böyle müthiş bir sürate ulaşabilmek için diğer bazı niteliklerin yanında derinin direnç azaltıcı özelliklerinin de büyük etkisi vardır.

En hızlı türlerde deriyi kaplayan dişçikler (yukarıdaki çizim) yaklaşık 0.1 mm'lik aralıklarla dizilmiştir ve gövde üzerinde bulundukları noktadaki akış hatlarına paralel ve geriye eğik olarak yerleşmişlerdir. Son derece keskin kenarlı kenarlı olan bu yapıların yükseklikleri balığın gövdesi etrafındaki akış içinde oluşan sınır tabakanın içine girecek şekilde optimum bir değere sahiptir. Derideki dişçik dizileri arasındaki enine mesafe de akış içinde oluşan minik girdapların aralığından daha azdır.

Sonuç olarak bu yapı kendi yarattığı minyatür girdaplardan yararlanarak yüzey etrafındaki akışın içindeki momentum değişimini azaltır ve böylece su direncinin de pürüzsüz bir yüzeye göre daha az olmasını sağlar. Su pürüzsüz bir yüzey üzerinden aktığında yüzey etrafında küçük girdaplar oluşur ve bu girdaplar yüzeye dik akış hareketlerine ve yüzey etrafında düzensiz basınç değişmelerine sebep olarak akışı yavaşlatır. Köpekbalığı derisindeki yapılar ise kendi oluşturdukları girdaplar ile bu kayıpları azaltırlar.

Köpekbalığı derisini kaplayan bu küçük dişçiklerin boyutları balıkların cinslerine göre sabittir ve balık büyüdükçe büyümez sadece sayıları artar. Bu dişçikler suda küçük girdaplar yaratarak balığın yüzme verimini arttırır. Ayrıca bu dişçiklerin yapıları optimum verimi elde edebilmek için balık üzerinde bulundukları yerlere göre de farklılık gösterir.

Şu anda Speedo ve Adidas böyle teknolojiler üzerinde çalışmaya devam ediyorlar. Bu fikir 1987 Amerika Kupasını kazanan Stars and Stripes adlı tekeneye de NASA tarafından başarıyla uygulanmıştı. Resmi olarak açıklanmamakla birlikte dirençte %10 a varan kazançlar elde edilebilmişti ki bu %3-5 kadar bir hız artışı sağlar. (%10 luk hız artışı sağlayamaz çünkü direnç kabaca hızın karesiyle orantılıdır)

Tüm bu bilinenlere rağmen deneysel çalışmalarda laboratuvarlarda üretilen sunı köpekbalığı derilerinde henüz tam bir başarı kazanılamadı ve üretilen tüm suni deri yapıları hızlı yüzen köpekbalıları derilerinin sağladığı direnç kazancına ulaşılamadı.

Sonraları yapılan araştırmalar bunun nedenlerini de ortaya çıkardı. Köpekbalıkları deri altlarındaki kasları kullanarak deri dişçiklerinin açılarını dinamik olarak ayarlayabiliyorlar ve böylece dişçiklerin yüksekliklerini yüzdükleri sürate en uygun seviyeye getirerek her sürat için maksimum direnç kazancını elde edebiliyorlardı. Muteşem bir tasarım...

Araştırmacılar şimdi bu yeteneği de taklit etmek için çalışıyorlar. İlk örnekler mems (mikro elektro mekanik sistemler) adı verilen malzemeler olarak ortaya çıktı ve deneysel amaçlarla uçak ve denizaltı gövdelerine uygulandı bile. Bu sistemlerde bir bilgisayara bağlı binlerce basınç algılayıcının ölçtüğü değişimlere göre uygun tepki yine bilgisayar tarafından hesaplanıp malzeme yüzeyine uygulanıyor ve daha iyi direnç kazancı mümkün olabiliyor. Bununla birlikte böyle aktif basınç düşürücü sistemlerin hayata geçirilebilmesi için biraz daha zamana ihtiyaç var çünkü çok karmaşık, hassas ve pahalılar.