Поначалу на паровозе ФД20-1 стоял обыкновенный круглый конус постоянного сечения диаметром 160 мм и с рассекателем (мостиком) шириной 14 мм. Площадь выхлопного отверстия составляла 179 см² и с таким конусом паровоз прошёл испытания первого и второго циклов. Однако уже в ходе испытаний первого цикла обнаружилось, что в цилиндрах паровой машины появляется повышенное противодавление, величина которого на высоких скоростях могла достигать 1 кгс/см², что значительно снижало эффективность работы машины и мощность паровоза. Тогда комиссия ОГПУ выступила с инициативой провести опыты, в ходе которых определить наиболее подходящий тип конуса для советских паровозов.

В июле — августе на ФД20-1 были начаты сравнительные испытания конусов, причём изготовленных как по проектам, разработанным в ЦЛПБ, так и проектам разработки ТБ ОГПУ. испытания проводились группой сотрудников ИРТ под руководством старшего научного сотрудника П. А. Гурского. Все представленные в ходе испытаний типы конусов можно разделить на 4 группы:

-круглые конусы — имеют выходное отверстие круглой формы, при этом мог быть установлен обычный мостик, либо четырёхсторонний рассекатель;

-конусы с фигурной формой выхлопного отверстия — отверстия в плане имели звездчатую (с сердечником или без), либо крестообразную форму;

-конусы с промежуточными насадками (одно-, либо двухтрубные);

-четырёхдырные конусы с изолированными каналами.

При этом для каждой группы конусов были спроектированы отдельные варианты дымовых труб, благодаря чему испытания каждого конуса проводились с соответствующей ему дымовой трубой.

При испытаниях конусы в основном сравнивались по коэффициенту полезного действия, который по грубой оценке определялся соотношением создаваемого в дымовой коробке разрежения (в мм водного столба) к противодавлению в паровых цилиндрах (Pe, в кгс/см²). В сентябре испытания были завершены и сотрудники ИРТ дали заключение, что наилучшие результаты показал четырёхдырный конус. Для того чтобы понять, какие преимущества дал новый тип конуса по сравнению со старым, достаточно сравнения. Так, паровоз ФД20-1 развивал наибольшую мощность при:

ε = 0,5 и V = 35 км/ч

ε = 0,4 и V = 40 км/ч

При этих условиях:

для однодырного конуса с постоянным сечением и простым мостиком:

при ε = 0,5 и V = 35 км/ч, противодавление Pe = 0,68 кгс/см², а сила тяги при этом Fi = 14 800 кгс (тяговые данные были получены ещё в ходе испытаний первого цикла)

при ε = 0,4 и V = 40 км/ч, противодавление Pe = 0,88 кгс/см², а сила тяги при этом Fi = 17 200 кгс

для четырёхдырного конуса с раздельным выхлопом:

при ε = 0,5 и V = 35 км/ч, Pe = 0,19 кгс/см²

при ε = 0,4 и V = 40 км/ч, Pe = 0,21 кгс/см²

Таким образом, теоретическое приращение мощности паровоза (ΔNi) будет составлять:

при ε = 0,5 и V = 35 км/ч, ΔNi = 7,5 %

при ε = 0,4 и V = 40 км/ч, ΔNi = 8,7 %

Проведённые в дальнейшем тяговые испытания также подтвердили увеличение мощности при экономии в топливе и воде, в результате чего на всех дальнейших паровозах ФД стали четырёхдырный конус с раздельным выхлопом. Диаметр каналов у такого конуса составлял 100 мм, а общая площадь выхлопных отверстий была равна 314 см².

паровоз рельсы испытание нагрузка