Les palans : principe, démultiplication et calcul de charge

Qu’est-ce qu’un palan ? Comment calculer sa démultiplication ? Quel montage choisir pour limiter les frottements et obtenir le meilleur rendement ? Des questions en cascade qui reviennent tout le temps à la charge, et que nous avons voulu tirer au clair. Ce dossier reprend les bases, chiffre les pertes et compare les montages, du palan de hale-bas au pataras de Figaro.

1. Qu’est-ce qu’un palan ?

Un palan, ou moufle, est un système composé d’un cordage et de poulies, destiné à démultiplier des forces à bord d’un voilier. Tout palan comprend une partie fixe et une partie mobile, celle sur laquelle on exerce la force : la bôme pour l’écoute de grand-voile, par exemple. Chaque partie est constituée d’une ou plusieurs poulies.

Face aux winches et aux vérins hydrauliques, le palan est la solution la plus légère pour démultiplier des forces. Son prix : une course limitée. La course est la distance qui sépare la partie fixe de la partie mobile ; la limite est atteinte quand les poulies des deux parties se retrouvent les unes contre les autres, « en bout de course ». Un winch, lui, démultiplie sans limite de course.

2. Les brins et la démultiplication

Un brin est une portion de cordage qui circule entre deux réas et relie la partie fixe à la partie mobile. C’est le nombre de brins qui donne la démultiplication.

Sur un voilier, on considère qu’une personne développe environ 25 kg de traction à une main. Sans frottement, un palan à deux brins (noté 2:1) transforme cette traction en 50 kg ; un palan à quatre brins (4:1), en 100 kg.

La drisse mouflée est un exemple de 2:1 : la tête de mât forme la partie fixe, la poulie fixée à la têtière la partie mobile. La poulie de renvoi en pied de mât, qui ramène la drisse au piano, ne compte pas : une poulie de renvoi dévie le cordage mais n’ajoute aucun brin. C’est la confusion la plus fréquente. Pour la longueur d’une drisse mouflée, voyez notre article drisses et écoutes : faites le bon calcul.

Puissance contre course

Plus le palan est puissant, moins la course est longue. Avec un 10:1, il faut reprendre 10 m de cordage pour tendre 1 m. Imaginons remplacer un winch de 6 par un palan 6:1 pour hisser une grand-voile dont la drisse mesure 10 m : il faudrait une drisse de 60 m. Le palan est viable à condition de ne pas avoir des kilomètres de bout à avaler.

3. Les frottements, ennemis du rendement

Dans un monde parfait, 25 kg sur un palan 8:1 développent 200 kg. C’est le cas de l’équipier qui borde à une main l’écoute de grand-voile d’un catamaran de sport, deux poulies à quatre réas. Sauf qu’à chaque passage du cordage dans un réa, la friction fait perdre une part de l’effort.

Pour fixer les idées, ce dossier compte environ 10 % de perte par réa avec une poulie à friction, 5 % avec une poulie à roulements à billes. Ce sont des ordres de grandeur, pas des mesures : la perte réelle dépend largement du rayon de courbure, de la poulie et de la qualité du réa. Tous les calculs qui suivent reposent sur ces hypothèses.

Reprenons le 8:1 à 10 % : après le premier réa, l’effort n’est plus que de 22,5 kg ; après le huitième, de 10,8 kg. La somme des huit brins donne 128 kg au lieu de 200 : le rendement est de 64 %, la perte de 36 %. Et ce n’est pas tout : l’écart entre le premier brin (22,5 kg) et le dernier (10,8 kg) déséquilibre le palan, les deux poulies ne travaillent plus parallèles, ce qui aggrave encore les frottements. Dans le petit temps, cette résistance se sent aussi quand on choque.

Charge réelle et rendement pour 25 kg à une main

Palan	Charge théorique	Poulies à friction (10 % par réa)	Rendement	Poulies à roulements (5 % par réa)	Rendement
2:1	50 kg	43 kg	86 %	46 kg	93 %
3:1	75 kg	61 kg	81 %	68 kg	90 %
4:1	100 kg	77 kg	77 %	88 kg	88 %
6:1	150 kg	105 kg	70 %	126 kg	84 %
8:1	200 kg	128 kg	64 %	160 kg	80 %

Lecture : dans ces hypothèses, au-delà de six brins, le palan direct gaspille plus du tiers de l’effort. C’est pour cela qu’on voit rarement plus de six brins à bord.

4. Les cascades : la solution pour limiter la friction

Une cascade est un palan à deux brins sur lequel est fixé un autre palan. Le principe : à démultiplication égale, réduire le nombre de réas traversés, donc les pertes.

• Cascade simple : un 2:1 qui porte un palan à plus de deux brins. 2:1 x 4:1 = 8:1, ou 2:1 x 6:1 = 12:1.
• Cascade double : deux 2:1 l’un sur l’autre, 2:1 x 2:1 = 4:1.
• Cascade triple : trois 2:1, 2:1 x 2:1 x 2:1 = 8:1.

Pour obtenir 8:1, plutôt qu’un palan à huit brins entre deux poulies, on monte un 4:1 sur un 2:1 : même démultiplication, six brins au lieu de huit, rendement calculé de 74 % contre 64 %. Mieux encore, la cascade triple monte à 77 %.

La cascade a une limite : on ne peut pas choquer en grand. C’est pour cela qu’on n’en voit pas partout, et notamment pas sur l’écoute de grand-voile ni sur la drisse mouflée.

La cascade simple : un 4:1 sur un 2:1

Six brins au lieu de huit pour la même démultiplication de 8:1. Le palan 4:1 travaille d’abord, sa charge tire ensuite le 2:1.

La cascade triple : trois 2:1 l’un sur l’autre

Toujours 8:1, avec six brins aussi, mais chaque étage ne compte qu’un réa : c’est le montage le plus efficace des trois.

Figaro 2 : un pataras qui a la patate

Les cascades permettent des charges très élevées. Le pataras d’un Figaro 2 est démultiplié 48 fois : un palan à six brins monté sur une cascade triple, 6:1 x 2:1 x 2:1 x 2:1 = 48:1. Une traction de 25 kg à une main développe 1,2 tonne théorique.

La contrepartie, encore la course : quand on tire 1 m de cordage à l’entrée d’un 48:1, le pataras ne se tend que de 2 cm. Pour reprendre 10 cm, il faut avaler 4,80 m. D’où les grandes cascades, pour ne pas se retrouver poulies contre poulies.

5. Quel palan pour quelle manœuvre ?

Les démultiplications ci-dessous sont les ordres de grandeur courants sur un voilier de croisière de 8 à 12 m. Elles varient avec la surface de voile et les habitudes de l’équipage.

Manœuvre	Démultiplication courante	Pourquoi
Écoute de grand-voile	4:1 à 6:1, pas en cascade	Charge élevée, réglage permanent, il faut pouvoir choquer en grand
Hale-bas de bôme	4:1 à 8:1, souvent en cascade	Charge forte, course courte
Cunningham	2:1, ou 4:1 en cascade	Charge modérée, course courte
Bordure	2:1 à 4:1	Charge modérée, course courte
Drisse mouflée	2:1, pas en cascade	Divise l’effort au winch, allonge la drisse
Pataras	8:1 à 48:1 en cascade	Charge très forte, course très courte
Écoute de génois, de spi	Pas de palan, un winch	Course longue, reprise rapide

Poulies à axe textile et cascades

Sur une cascade, chaque étage ajoute une poulie et son accroche. C’est là que la poulie à axe textile trouve sa place : l’Ino-Block s’accroche par un loop, sans manille ni axe métallique, et reste très légère : 50 g pour l’Ino-Block 1 (charge de travail 1 t), 400 g pour l’Ino-Block 6 (6 t). Pour choisir la taille, lisez quelle poulie Ino-Block pour mon bateau et, pour l’histoire du concept, Ino-Block, de l’âge de fer à l’âge du textile.

Les poulies s’accrochent en textile : une estrope courte pour un palan de grand-voile ou de hale-bas, un loop ou une manille textile pour chaque étage de cascade.

Ce qu’il vous faut pour monter un palan

6. Monter son palan : le cordage

Le cordage d’un palan travaille dans les réas en permanence. Trois critères : un diamètre adapté au réa (trop gros, il frotte ; trop fin, il se vrille et s’use), une gaine douce aux mains pour l’écoute de grand-voile, une âme à faible allongement pour les palans de réglage, hale-bas et pataras. Pour les longueurs et diamètres, voyez drisses et écoutes : faites le bon calcul. Si le cordage tourne sur lui-même dans les réas, lisez le vrillage du cordage ; et pour terminer les brins par un œil, quel cordage choisir pour faire une épissure.

Questions fréquentes

Pour aller plus loin

Pour les accroches textiles des poulies, estropes, loops et manilles, et pour tout le matelotage moderne, procurez-vous le guide complet Matelotage moderne et nœuds marins.