Выпуск 4 (37). Паровозы Су, Пыхтящий Билли, СО

Су — советский пассажирский паровоз типа 1–3–1, выпускавшийся с 1924 по 1951 гг. Был создан на базе лучшего курьерского паровоза Российской империи — С и стал первым паровозом, разработанным в Советском Союзе. Несмотря на то, что обозначен лишь как разновидность, имеет так много конструктивных отличий от прототипа, что по праву может считаться новым типом паровоза. Также в отличие от прототипов, паровоз Су являлся универсальным пассажирским паровозом, который мог водить с умеренной скоростью различные пассажирские поезда, в том числе и тяжёлые, многовагонные. Самый массовый советский пассажирский паровоз, который эксплуатировался на подавляющем большинстве железных дорог страны вплоть до конца 1960-х.

Считается одним из лучших в мире паровозов. В конце Первой мировой войны Российские паровозостроительные заводы практически перестали выпускать пассажирские паровозы, полностью переключившись на грузовые. Эта ситуация привела к тому, что в 1924 году парк грузовых паровозов был значительно оздоровлен и пополнен новыми паровозами (в основном серии Э), при этом парк пассажирских паровозов уже не мог обеспечивать потребности в перевозках. После гражданской войны, при общем обеднении страны и невозможности вследствие этого поднимать пассажирские тарифы, НКПС был вынужден при наблюдающемся росте пассажирского движения, вместо увеличения числа поездов идти по пути увеличения их составов. Это обстоятельство требовало ввода в эксплуатацию более мощных пассажирских паровозов, чем курьерские типа 1–3–1, серии С, оптимизированных для работы в лёгких скоростных поездах. В 1924 году производители паровозов получили заказ на выпуск пассажирских паровозов. Разрабатывавшийся в то время на Ленинградском заводе «Красный Путиловец» проект мощного пассажирского паровоза типа 2–4–0 (паровоз М) ещё не был готов. Поэтому принято было решение остановиться на паровозе типа 1–3–1. За образец был принят паровоз типа 1–3–1 серии Св. Однако при проектировании паровоза в его конструкцию были внесены существенные изменения. По сравнению с прототипом была увеличена длина топки и площадь колосниковой решётки (с 3,8 до 4,73 м²); увеличены длина дымовой коробки на 0,5 м и число жаровых труб с 24 до 32, при одновременном уменьшении числа дымогарных труб со 170 до 135; четырёхтрубный, двухоборотный перегреватель Шмидта заменен на перегреватель системы Чусова (при этом площадь перегревателя увеличилась с 51,5 до 72,6 м², а испаряющая поверхность нагрева котла уменьшилась с 207,2 до 199 м²). Ось котла была поднята с 2900 до 3200 мм; котловое давление повышено с 12 до 13 кгс/см²; экипажная часть перепроектирована с колеи 1435 мм на нормальную колею 1524 мм.

«Пыхтящий Билли» — один из самых первых паровозов и, возможно, первый паровоз, который оказался действительно практичным. Также на нём впервые было реализовано вождение поездов лишь за счёт силы сцепления колёс с рельсами, без каких либо дополнительных устройств (вроде зубчатой рейки на путях). Самый старый из сохранившихся паровозов. Когда Ричард Тревитик построил первый в мире паровоз, многие владельцы предприятий усмотрели в его изобретении альтернативу лошадиной тяге. В 1811 году была проведена публичная демонстрация нового паровоза. Однако вместо того, чтобы тянуть тяжёлые вагонетки, он начинал буксовать на месте. Из-за этого даже возникла теория, что на гладких рельсах паровоз с гладкими колёсами не способен реализовать достаточную силу тяги. В связи с этим были предприняты попытки увеличить силу тяги за счёт дополнительных устройств. Сам Тревитик предлагал применить колесо с шипами, которое бы зацеплялось за деревянную рейку. Несколько схожую схему реализовал Муррей, который в 1812 году создал паровоз «Бленкинсоп». На данном паровозе сила тяги реализовывалось за счёт большого зубчатого колеса, которое сцеплялось с расположенной рядом с рельсами зубчатой рейкой. Паровоз был способен тянуть тележки с грузами, но вот при работе происходил сильный шум и толчки. Ещё одну оригинальную идею реализовал инженер Брунтон, который построил паровоз «Механический путешественник» (также известен как Шагающий паровоз), у которого приводом служили 2 механические «ноги». Паровоз развивал скорость всего 4 км/ч, а попытки увеличить скорость за счёт увеличения давления в котле привели к взрыву, который погубил несколько человек. Среди заинтересовавшимися паровозами предпринимателей был владелец Вайламских копей Кристофер Блакетт. Принадлежа к новому в то время типу капиталистов-предпринимателей, он полностью поддерживал промышленный переворот и развивающийся технический прогресс. Блакетт понимал, что применение лошадей нерационально из-за постоянно растущих цен на корма. Тем отчётливей он понимал преимущества применения паровоза, который будучи сильнее лошадей использовал бы в качестве топлива уголь, который на угольных разработках весьма дёшев. Помимо этого, на Вайламской дороге, что обслуживала копи, было проведено усиление полотна — вместо деревянных рельсов были применены чугунные. Сочетание всех этих факторов приводит к тому, что Блакетт решает предпринять попытку применить паровоз. Ответственным за его создание был назначен Уильям Гедли, который занимал пост главного смотрителя Вайламских копей. Конструкция Брунтона была отклонена сразу, а применение паровоза «Бленкинсоп» требовало на всем протяжении дороги укладки зубчатой чугунной рейки, что влекло дополнительные расходы до 8000 фунтов стерлингов. Несмотря на неудачные попытки Тревитика применить свой паровоз для вождения поездов, Гедли при поддержке владельца копей решает провести опыты, с целью проверить, насколько большую силу тяги может развивать паровоз, у которого сцепление с рельсами создаётся лишь гладкими металлическими колёсами. Для опыта была сооружена двухосная тележка с гладкими колёсами, на которую был помещён груз, по весу примерно равный весу паровоза. В движение тележка приводилась людьми с помощью педалей и зубчатой передачи. К тележке прицепляли вагонетки с углём, число которых увеличивали до тех пор, пока тележка не начинала буксовать. В результате таких опытов было доказано, что паровоз с гладкими колесами способен вести поезд определенного веса по гладким рельсам не только на горизонтальных участках, но и на небольших подъёмах (в ХХ веке было определено, что при трогании локомотива с места коэффициент сцепления между колёсами и рельсом Ксцеп=0,33). После завершения опытов данную тележку переоборудовали в паровоз, для чего на ней установили чугунный паровой котёл и два паровых цилиндра. Однако получившийся паровоз оказался неудачным, так как его котёл имел недостаточную мощность, что приводило к постоянным остановкам. Проработав непродолжительное время, данный паровоз вскоре был пущен на металлолом. Тем не менее уже была подтверждена правильность идеи о гладких колёсах, поэтому в мае 1813 года Блакетт совместно с Гедли заканчивают проектирование нового паровоза, который и был построен в местных мастерских. Паровоз имел два вертикальных паровых цилиндра, расположенных по бокам котла. Сам котёл был чугунным и имел изогнутую жаровую трубу, из-за чего дымовая труба располагалось со стороны топки. Такая схема удлиняла путь газов сгорания, а фактически увеличивала площадь нагрева, что увеличивало парообразование. За внешний вид и дым из трубы среди работающих на копях шахтёров паровоз довольно быстро получил прозвище «Пыхтящий Билли», которое вскоре стало его основным именем.

СО — советский магистральный товарный паровоз типа 1–5–0. С 1933 года в новых цехах реконструированного Луганского паровозостроительного завода началось строительство мощных паровозов типа 1–5–1 серии ФД, но остальные паровозостроительные заводы и старые цеха Луганского завода продолжали выпускать паровозы серии Э, конструкция которых к этому времени уже устарела. Однако старые, нереконструированные заводы строить более мощные паровозы не могли. Стремясь создать такой тип локомотива, который мог бы строиться на всех заводах, эксплуатироваться без перестройки депо, поворотных кругов и верхнего строения пути и быть более мощным, чем паровозы серии Э, Научно-исследовательский институт реконструкции тяги НКПС разработал эскизный проект паровоза типа 1–5–0 на базе паровоза серии Э. Переход от типа 0–5–0 к типу 1–5–0 позволял при сохранении той же нагрузки от колесных пар на рельсы значительно увеличить котел, а следовательно, повысить силу тяги по котлу, с целью обеспечения возможности увеличения технической скорости вождения грузовых поездов. Детальную разработку проекта и рабочие чертежи выполнил коллектив конструкторов Харьковского паровозостроительного завода под руководством П. М. Шаройко. К 7 ноября 1934 года завод построил первый советский паровоз типа 1–5–0, которому была присвоена серия СО — Серго Орджоникидзе. Площадь колосниковой решетки заново спроектированного котла этого локомотива составила 6 м2 (против 4,46 м2 у паровозов серии Э), испаряющая поверхность нагрева — 229,7 м2, газовая поверхность нагрева пароперегревателя — 93,6 м2. Последние два параметра относились только к первым трем опытным паровозам СО 17–1 — CO17–3, имевшим по 147 дымогарных и 50 жаровых труб. В дальнейшем на паровозах серии СО устанавливались 139 дымогарных труб и 52 жаровые трубы, при которых испаряющая поверхность нагрева составляла 227,4 м2, а поверхность нагрева пароперегревателя — 97,3 м2. Давление пара в котле сохранилось равным 14 кгс/см2. В отличие от паровозов серии Э, имевших топки с плоскими потолками кожуха и огневой коробки, на паровозах серии СО были сделаны радиальные топки с цилиндрическим потолком, хорошо зарекомендовавшие себя на паровозах серии Ел. Для уменьшения зарастания элементов накипью и их прогорания вместо перегревателя системы С.М. Чусова сразу же был установлен двухоборотный пароперегреватель Шмидта типа Ж-241. Шуровочное отверстие топки было спроектировано из расчета установки механического углеподатчика. Машина паровоза серии СО имела такие же размеры, как и машина паровоза серии Э (диаметр цилиндров 650 мм, ход поршня 750 мм), но отличалась от неё конструкцией шатуна, спарников и наличием усиленных параллелей и пальцев кривошипов. В экипажной части были использованы колесные пары (диаметр колес 1320 мм), буксы, буксовые направляющие и частично рессорное подвешивание паровоза серии Э, усилена была лишь ось ведущей колесной пары. Передняя одноосная бегунковая тележка Бисселя была выполнена взаимозаменяемой с передней тележкой паровоза серии ФД. Рама осталась листовой с толщиной полотен 32 мм. Относительно слабая экипажная часть паровоза серии СО, мощность которого значительно повысилась по сравнению с паровозом серии Э, являлась, как выяснилось впоследствии, наиболее уязвимым местом паровоза. Общая масса паровоза серии СО в рабочем состоянии составляла 96,5 тонн, сцепная масса — 87,5 тонн, средняя нагрузка от движущей колесной пары на рельсы была около 17,5 тс. Это послужило основанием ставить после буквенной серии СО число 17 — СО17. Конструкционная скорость паровоза была принята первоначально 65 км/ч, затем была повышена до 70 км/ч, а в 1936 году — до 75 км/ч. Испытания паровоза серии СО на экспериментальном кольце Научно-исследовательского института реконструкции тяги показали, что этот локомотив более экономичен и может водить составы массой на 6–7 процентов больше и со скоростью на 30–35 процентов выше, чем паровоз серии Э. С 1935 году был налажен выпуск паровозов серии СО. В 1938 году после выявления слабых мест экипажной части паровоза серии СО Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта разработал проект её усиления, и указанные паровозы начали строиться по измененным чертежам. Переделаны были также подшипники шатунов и спарников: в них стали применяться плавающие втулки. В марте 1939 года Брянский паровозостроительный завод оборудовал паровоз СО 17–1, эксплуатировавшийся в депо Унеча, устройствами подогрева воды в тендере отработавшим паром, а также вентиляторной тягой взамен конусной. Переоборудование паровоза велось под руководством работника Центрального управления паровозного хозяйства НКПС инженера П.К. Морозова. Вентиляторная тяга до этого применялась лишь на паровозах с конденсацией пара, у которых весь отработавший пар поступал обратно в тендер-конденсатор и не мог использоваться для создания тяги при выпуске его через конус. Первые два опытных паровоза с вентиляторной тягой без конденсации пара были построены Харьковским заводом в середине 1939 года и оборудованы устройствами водоподогрева на Брянском заводе. Эти паровозы, обозначенные СО 18–1480 и СО 18–1481, поступили на Ленинскую железную дорогу в депо Москва-Сортировочная и с успехом работали на участке Москва — Рыбное. С 1940 года и другие паровозостроительные заводы начали выпускать такие паровозы, получившие в литературе наименование серии СОв. Масса их в рабочем состоянии составляла около 103 тонн, сцепная масса — около 90–92 тонн, таким образом нагрузка от движущих колесных пар на рельсы равнялась 18 тс, на что и указывало число 18 после буквенной серии СО. Паровозы серии СОв хорошо работали на низкосортных углях и расходовали меньше топлива на единицу механической работы по сравнению с паровозами серии Э за счет применения водоподогрева, вентиляторной тяги и вождения поездов большей массы. В то же время на тяжелых профилях, когда нужно было устанавливать большие отсечки пара, у паровозов серии СОв турбодымососы работали вразнос. Это заставляло машинистов уменьшать отсечку, что приводило иногда к необходимости использования толкача, который не потребовался бы при паровозе с конусной тягой. К недостаткам вентиляторной тяги относились её большая сложность по сравнению с конусной, более высокая стоимость изготовления и ремонта и повышенное противодавление на поршни машины при выпуске пара, что несколько снижало её мощность. В связи с указанным вентиляторную тягу на паровозах серии СОв с 1955 года стали заменять конусной. Паровозы серий СО и СОв строили Брянский, Харьковский и Ворошиловградский заводы до начала Великой Отечественной войны. В 1938 году начал выпускать паровозы Улан-Удэнский завод; первым локомотивом, построенным этим заводом 30 апреля 1938 года, был паровоз СО 17–1501. В октябре 1941 году в район будущего Сибирского завода тяжёлого машиностроения» на станцию Злобино под Красноярском было перебазировано оборудование Брянского машиностроительного завода «Красный профинтерн». Первоначально на новом месте предполагалось начать постройку паровозов типа 0–5–0 серии Э, но затем, с учетом прежней специализации завода и наличия ранее изготовленных деталей, было разрешено заводу строить паровозы серии СО с конусной тягой. Первый паровоз СО 17–1600 красноярский завод выпустил в мае 1943 года; паровоз был отправлен в депо Москва-Сортировочная Московско-Рязанской железной дороги. В 1943 году Улан-Удэнский завод для уменьшения количества деталей и улучшения конструкции отдельных узлов перепроектировал паровоз серии СО. Продольные клёпаные швы цилиндрической части котла были заменены сварными, давление пара было повышено с 14 до 15 кгс/см2, претерпели изменение элементы парораспределительного механизма с целью увеличения хода золотников и повышения экономичности паровых машин; в частности, были поставлены поршни без контрштоков, в конструкции рамы был применен стальной литой брус вместо клепаного, боковые барьеры на площадке были заменены поручнями на котле, были сняты ветровые щиты, имелся ещё целый ряд более мелких изменений. В конструкции тендера были применены сварные бак и рама, а весьма трудоёмкие в изготовлении клепаные тележки уступили место тележкам Даймонда поясного типа с диаметром колес 1050 мм. Все эти изменения были сделаны на паровозе СОу 17–1551 (СО Улан-Удэнский), который Улан-Удэнский завод выпустил в ноябре 1943 года. По сравнению с другими паровозами серии СО сам этот локомотив был легче на 1,3 тонны, а его тендер — на 7,7 тонн. Паровоз СОу 17–1551 работал на Московско-Рязанской, а затем на Кировской железных дорогах. В 1952 году паровоз СО 18–1731 был оборудован устройством для сжигания угольной пыли, приготавливаемой на углеразмолочной станции. Особенностью этого устройства являлись: пневматическая транспортировка пыли из бункера, расположенного на тендере, использование дымососной тяги для подачи в топку хорошо перемешанной смеси пыли и воздуха посредством турбулентных горелок и создание завихренного факела развернутой воронкообразной формы. В 1953 году на опытном паровозе была сделана трехкамерная топка, значительно улучшившая процесс горения пыли. В конце 1940-х и начале 1950-х годов XX века на паровозах серии СОв вентиляторную тягу заменили конусной. Если такие паровозы оборудовались механическими углеподатчиками, им присваивалось обозначение серии СОм, если нефтяным отоплением — СОн.