Паровоз представляет собой локомотив с независимой паросиловой установкой, состоящей из котла и поршневой паровой машины. Эта установка преобразует тепловую энергию топлива в механическую работу движущих колес посредством рабочего тела водянoгo пара. Паровоз работает как на твердом топливе (угле), так и на тяжелом жидком (мазуте).

"Щука"

Шло последнее десятилетие XIX в. Перевозки грузов на российских железных дорогах увеличивались, и возможностей товарных паровозов с четырьмя движущими осями стало не хватать Первой с необходимостью обзавестись более мощными, нежели 0-4-0, локомотивами столкнулась частная Владикавказская железная дорога. Однако в то время больше четырех движущих пар в одной раме старались не применять. Мизерный опыт использования заграничных паровозов с пятью движущими осями на соседней Закавказской железной дороге и неизученность их конструкции вынуждали осторожно относиться к этому зарождающемуся типу машин. Поэтому в 1895-1896 гг. Владикавказская дорога приобрела в США 80 паровозов типа 1 -4-0.

Помимо четырех движущих пар, они были снабжены бегунками - колесами небольшого диаметра, расположенными перед паровыми цилиндрами. Бегунки не создавали тягового усилия, тем не менее не были бесполезны - обеспечивали повышение мощности, позволяя разместить на локомотиве котел солидных размеров, в котором можно было получить больше пара. Бегунки воспринимали излишек веса, и нагрузка на движущие оси не выходила за допустимую, а заодно повышали скорость паровоза, облегчая ему прохождение кривых. Локомотивы 1-4-0, по сравнению с 0-4-0, не обладали превосходством в силе тяги и могли водить поезда такого же веса, но с более высокими скоростями, увеличивая провозную способность дорог.

Одновременно с заказом локомотивов в США, начальник технического отдела службы тяги Владикавказской дороги инженер В.И. Лопушинский разработал эскизный проект машины аналогичного типа, которые строились в Германии, а чуть позже и на отечественных заводах.

Наращивание скоростей поездов, обеспеченное применением четырехосных паровозов с бегунками, стало заметным, и для Московско-Виндаво-Рыбинской дороги инженером Л.М. Леви были спроектированы локомотивы 1-4-0. Владикавказская дорога, уже заказавшая такие машины двумя сериями, в 1901 г. вновь вернулась к ним. На этих паровозах, получивших серию Щ для дальнейшего повышения не только скорости, но и силы тяги, увеличили сцепной вес. Владикавказская дорога не скупилась на техническое перевооружение - затраты на модернизацию покрывались прибылью от растущего грузооборота.

Наконец, и Министерство путей сообщения обратилось к этим локомотивам В 1905 г. профессор Н.Л. Щукин получил задание подготовить предложение о новом типе паровоза для казенных железных дорог. Усиливающееся движение, необходимость замены старых «трехпарок» и проводившаяся модернизация магистралей сделали решение этой задачи актуальным. Хотя в то время в Западной Европе уже работали машины 0-5-0, Щукин остановился на осевой формуле 1 -4-0. За основу взяли паровоз серии Щ Владикавказской дороги, проектирование выполнили сотрудники Харьковского паровозостроительного завода под руководством инженера А.С. Раевского.

Конструкция создавалась по хорошо отработанным нормам конца XIX в.: котел приблизили к раме, небольшую топку поместили внутри нее, паровую машину приняли системы компаунд, от пароперегревавателя отказались. По сравнению с паровозом серии Щ размеры цилиндров и движущих колес не изменились. Хотя давление в котле увеличили с 13 до 14 кг/см2, что требовало увеличения топки, площадь колосниковой решетки осталась прежней. Паровозы сразу же объявили «Нормальным типом», что в военных целях предусматривало их массовое производство и делало обязательными для всех казенных дорог. В 1912 г. эти локомотивы получили серию Щ по фамилии автора первоначальной идеи.

Не успев родиться, детище Н.Л. Щукина и А.С. Раевского начало устаревать Стремительно развивавшееся паровозостроение предлагало новые решения - пять движущих осей, перегреватель пара, топку, вынесенную за раму. Однако Министерство путей сообщения перенимать подобные новации не спешило.

Первые паровозы построили на Харьковском заводе в 1906 г. Нагрузка на движущие колесные пары вместо 15 достигала 17 т, что было недопустимо. Еще два года члены различных комиссий и конструкторы Путиловского завода занимались облегчением паровоза, в результате нагрузку на ось удалось снизить до 16 т. Хотя локомотивы удовлетворяли основным требованиям - преодолевать 8%о подъемы с товарными поездами из 43 двухосных вагонов со скоростью 16 км/ч, железные дороги ими не были довольны.

Паровозы потребляли слишком много топлива, неодинаковые усилия от левого и правого цилиндров и отсутствие боковых разбегов движущих колесных пар приводили к быстрому износу ходовой части. Плохо спроектированная топка усложняла ремонт котла, например, для замены огневой коробки приходилось частично разбирать его. Виновницей многих бед оказалась и непродуманная система смазки бегунковой тележки - масло приходилось заливать лежа под паровозом на спине и оно проливалось на смазывающего. Охотников заниматься этим делом было мало, при прохождении кривых несмазанные тележки заклинивало и локомотив сходил с рельсов. Скорости товарных составов на большинстве дорог ограничивались слабостью ручных тормозов (автоматических еще не было) и состоянием пути.

Испытания, проведенные профессором Ю.В. Ломоносовым, выявили некоторые возможности улучшения тяговых свойств и окончательно доказали, что паровоз типа 1-4-0 успешно может применяться для вождения легких товарных составов с большой (50-60 км/ч) скоростью на равнинных участках. На большинстве русских железных дорог со сложным профилем паровозы Щ оказались неэффективными. Это вызвало резкую и долгую полемику между Ломоносовым и Щукиным. Первый, основываясь на результатах разработанной им методики испытаний паровозов и исходя из практических нужд дорог, ратовал за локомотивы простых и рациональных конструкций. Второй, будучи заместителем министра путей сообщения и председателем Комиссии подвижного состава и тяги, решавший все вопросы паровозостроения, всячески продвигал «свой» локомотив. Эти споры не прекращались до 1910-х гг., когда на смену машинам 1-4-0 начали с трудом пробиваться 0-5-0.

Посредственные качества серии Щ заставляли неоднократно ее совершенствовать. Лучше показали себя Щч, оснащенные перегревателем пара и машиной компаунд, но и они не могли конкурировать с локомотивами с пятью движущими осями

Массовое строительство паровозов серии Щ продолжалось до 1914-1915 гг., когда стало ясно, что они не справляются с воинскими перевозками и должны быть заменены уже отработанными паровозами 0-5-0. Понемногу Щ выпускали до 1920-х, всего же изготовили 2000 паровозов, передававшихся, в основном, казенным дорогам. Владельцы частных, обладая большими практичностью и свободой выбора, предпочитали 0-5-0 и значительно усовершенствованные по сравнению с «овечками» локомотивы типа 0-4-0 серий Y [ижица] и Ы.

Тем не менее, имея увеличенный сцепной вес и силу тяги по сравнению с О, паровозы Щ были распространены, и до появления мощных 5-осных Э и Е трудились на самых грузонапряженных направлениях. Даже до начала 30-х гг. они работали на главном ходу Октябрьской дороги, что предвидел Ю.В. Ломоносов - равнинный характер этой магистрали делал применение слабосильных, но быстроходных локомотивов экономически выгодным.

У железнодорожников эти локомотивы получили прозвище «Щука». После смерти Н.Л. Щукина в 1924 г. траурный пассажирский поезд из Москвы в Петроград вел товарный паровоз серии Щ...

В 30-е гг., когда в огромном количестве производились более совершенные паровозы серии Э и появились еще более мощные локомотивы, «щук» не торопились списывать и сдавать на разделку - после машин серии Э они были вторыми по мощности и достаточно многочисленными, и было нецелесообразно избавляться от них В 1940 г. в Наркомате путей сообщения числилось 1763 «щуки». Их выразительный, строгий и по-своему красивый силуэт можно было узнать на 24 из 43 железных дорог СССР.

В Великой Отечественной войне паровозы Щ не сыграли заметной роли. Лишь когда множество основных локомотивов серии Э перевели на перевозки войск и боевой техники, на дороги в тылу пришлось вновь вводить устаревшие «щуки».

В послевоенные годы «щуки» постепенно стали передавать на подъездные пути предприятий и сдавать в металлолом. Последним участком, на котором в 50-е гг. работали эти паровозы, была 300-километровая линия Мары-Кушка Ашхабадской железной дороги, самой южной в Советском Союзе.

Последний Щ-2022 исключили из инвентаря Министерства путей сообщения в 1961 г. Некоторое время «щуку» можно было увидеть работающей на заводских ветках.

Паровоз Щ оказался последним товарным, спроектированным по сложившимся к концу XIX в. законам локомотивостроения. Его отличали низко расположенный котел, и, как результат, размещенная внутри рамы топка с небольшой колосниковой решеткой. Увеличить ее - и развиваемую мощность -было нельзя. Проявить быстроходность «щукам» поначалу мешали слабость путей и тормозов, а ограниченный сцепной вес, приходящийся всего на четыре движущие оси, не позволял развивать достаточную силу тяги и увеличить вес поездов. Конструктивные принципы XIX в. не могли обеспечить потребности XX, для более мощных локомотивов понадобились иные конструкторские решения. Созданием паровоза Щ закончился первый этап истории русской школы паровозостроения.

На схеме локомотива серии Щ цифрами обозначены: 1 - огневая коробка; 2 - дымогарные трубы; 3 - сухопарник; 4 - регулятор (клапан, открывающий доступ пару в машину); 5 - паропровод; 6 - цилиндр с поршнем; 7 - парораспределительный золотник; 8 - паропровод, отводящий отработанный пар в дымовую трубу для создания сильной тяги; 9 - запас угля; 10- запас воды.

Основные характеристики паровозов серии Щ: общий и сцепной вес - 77,2 и 64,2 т, полная длина с четырехосным тендером - 20,7 м, диаметр движущих колес -1300 мм, площадь колосниковой решетки - 2,8 м², поверхность нагрева котла - 206 м², давление пара в котле -14 кг/см², диаметр цилиндров высокого и низкого давления - 510 и 765 мм, ход поршня - 700 мм, наибольшая допустимая скорость - 65 км/ч, мощность - 620 л. с.