Diese britische Familie änderte den Kurs der Technik

Charles Parsons erfand die moderne Dampfturbine, aber seine Frau und seine Tochter bauten etwas ebenso Langlebiges

Der anglo-irische Ingenieur Charles Parsons wusste für Furore zu sorgen. Zu Ehren des diamantenen Jubiläums von Königin Victoria veranstaltete die britische Royal Navy am 26. Juni 1897 eine Parade von Schiffen für die Lords der Admiralität, ausländische Botschafter und andere Würdenträger. Parsons war nicht eingeladen, aber er beschloss trotzdem, an der Parade teilzunehmen. Drei Jahre zuvor hatte er einen leistungsstarken Turbinengenerator vorgestellt — der als erste moderne Dampfturbine galt – und dann die SY Turbinia gebaut, um die Leistung des Motors zu demonstrieren.

Bei der Marineparade angekommen, hob Parsons einen roten Wimpel und durchbrach dann den Umfang der Patrouillenboote der Marine. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von fast 34 Knoten (60 Stundenkilometern) war Turbinia schneller als jedes andere Schiff und konnte nicht gefangen werden. Parsons hatte seinen Standpunkt dargelegt. Die Royal Navy erteilte im folgenden Jahr einen Auftrag für ihr erstes turbinengetriebenes Schiff.

An Bord der Turbinia befand sich an diesem Tag Parsons’12-jährige Tochter Rachel, deren weitreichendes Interesse an Wissenschaft und Technik Parsons und seine Frau förderten. Schon in jungen Jahren bastelten Rachel Parsons und ihr Bruder Algernon in der Werkstatt ihres Vaters, genau wie Charles es getan hatte, als er aufwuchs. In der Tat zeigt der Parsons-Stammbaum Generation für Generation technische Neugier sowohl der Männer als auch der Frauen, von denen jeder seine Spuren auf dem Gebiet hinterlassen hat.

Charles wuchs in Birr Castle in der Grafschaft Offaly, Irland, auf. Sein Vater William, der 1841 3. Earl of Rosse wurde, war Mathematiker mit Interesse an Astronomie. Wissenschaftler und Erfinder, darunter Charles Babbage, reisten nach Birr Castle, um den Leviathan von Parsonstown zu sehen, ein 1,8 Meter (72 Zoll) Spiegelteleskop, das William in den 1840er Jahren baute. Seine Frau Mary, eine gelernte Schmiedin, schmiedete die Eisenarbeiten für die Teleskopröhre.

William versuchte sich in der Fotografie und versuchte erfolglos, die Sterne zu fotografieren. Maria war das wahre fotografische Talent. Ihre detaillierten Fotos des berühmten Teleskops gewannen die erste Silbermedaille der Photographic Society of Ireland.

Charles und seine Geschwister genossen eine traditionelle Erziehung durch Privatlehrer. Sie hatten auch den Vorteil einer praktischen Ausbildung und experimentierten mit den vielen dampfbetriebenen Maschinen des Grafen, einschließlich eines dampfbetriebenen Wagens. Sie arbeiteten am Anpassungsapparat des Leviathans und im dunklen Raum ihrer Mutter.

Nach dem Studium der Mathematik am Trinity College, Dublin, und St. John’s College, Cambridge, Charles lehrte an der Elswick Works, ein großer Fertigungskomplex von der Engineering-Firma WG Armstrong in Newcastle upon Tyne, England betrieben. Es war ungewöhnlich, dass jemand aus seiner sozialen Klasse einen Lehrling ausbildete, und er zahlte £ 500 für die Gelegenheit (heute etwa US $ 60.000), in der Hoffnung, später eine Führungsposition zu erlangen.

Während seiner Zeit in den Werken verfeinerte Charles einige Motorentwürfe, die er in Cambridge skizziert hatte. Die Kolben- oder Kolbendampfmaschine gab es bis dahin seit mehr als 100 Jahren und war selbst eine Verbesserung der früheren, aber ineffizienten atmosphärischen Dampfmaschine von Thomas Newcomen. Ab den 1760er Jahren führten James Watt und Matthew Boulton Verbesserungen durch, darunter das Hinzufügen eines separaten Kondensators, um den Wärmeverlust beim Einspritzen von Wasser in den Zylinder zu beseitigen. Das Wasser erzeugte ein Vakuum und zog den Kolben in einem Hub. Eine spätere Verbesserung war der doppeltwirkende Motor, bei dem der Kolben sowohl drücken als auch ziehen konnte. Dennoch waren Kolbendampfmaschinen laut, schmutzig und anfällig für Explosionen, und Charles sah Raum für Verbesserungen.

Sein ursprüngliches Design war für einen Vierzylinder-Epicycloidalmotor, bei dem sowohl die Zylinder als auch die Kurbelwelle rotierten. Ein Vorteil dieser ungewöhnlichen Konfiguration war, dass sie mit hoher Geschwindigkeit und begrenzten Vibrationen arbeiten konnte. Charles entwarf es, um einen Dynamo direkt anzutreiben, um Verbindungsriemen oder Riemenscheiben zu vermeiden. Er meldete 1877 im Alter von 23 Jahren ein britisches Patent an.

Charles bot das Design seinem Arbeitgeber an, der es ablehnte, aber Kitson und Co., ein Lokomotivhersteller in Leeds, war interessiert. Charles ‘Bruder Richard Clere Parsons war Partner bei Kitson und überredete ihn, dem Unternehmen beizutreten, das schließlich 40 der Motoren produzierte. Charles verbrachte dort zwei Jahre und arbeitete hauptsächlich an raketengetriebenen Torpedos, die sich als erfolglos erwiesen.

Erfolgreicher war seine Werbung für Katharine Bethell, die Tochter einer prominenten Yorkshire-Familie. Charles soll Katharine mit seinen Handarbeiten beeindruckt haben, und sie heirateten 1883.

1884 wurde Charles Juniorpartner und Leiter der elektrischen Abteilung bei Clarke, Chapman and Co., ein Hersteller von Schiffsausrüstung in Newcastle upon Tyne. Er entwickelte ein neues Turbinentriebwerk, mit dem er einen ebenfalls selbst konstruierten elektrischen Generator antrieb. Der Turbinengenerator war 1,73 Meter lang, 0,4 Meter breit und 0,8 Meter hoch und wog eine Tonne.

Charles Parsons’Motor wird oft als die erste moderne Turbine angesehen. Anstatt Dampf zu verwenden, um Kolben zu bewegen, verwendete es Dampf, um propellerartige Blätter zu drehen und die thermische Energie in Rotationsenergie umzuwandeln. Parsons ‘ursprüngliches Design war ineffizient, lief mit 18.000 U / min und produzierte 7,5 Kilowatt — etwa die Leistung eines kleinen Haushalts-Backup-Generators heute. Er machte schnelle inkrementelle Verbesserungen, wie die Änderung der Form der Klingen, und er hatte bald einen Motor mit einer Leistung von 50.000 kW, der ausreichen würde, um heute bis zu 50.000 Haushalte mit Strom zu versorgen.

1889 gründete Charles C.A. Parsons and Co., in Heaton, einem Vorort von Newcastle, mit dem Ziel, seinen Turbogenerator herzustellen. Der einzige Haken war, dass Clarke, Chapman hielt immer noch die Patentrechte. Während die Patentfragen geklärt wurden, gründete Charles die Newcastle and District Electric Lighting Co., das als erstes Elektrizitätsunternehmen vollständig auf Dampfturbinen setzte. Es wäre nicht das letzte.

Zu seinen Lebzeiten sah er, wie turbinengenerierter Strom für eine große Bevölkerung erschwinglich und leicht verfügbar wurde. Auch heute noch basiert der größte Teil der Stromerzeugung auf Dampfturbinen.

Nachdem Charles sich die Patentrechte für seine Erfindung gesichert hatte, machte er sich daran, den Dampfturbogenerator zu verbessern, effizienter und kompakter zu machen. Er gründete die Marine Steam Turbine Co., die 1894 die Turbinia baute. Charles verbrachte mehrere Jahre damit, die Mechanik zu verfeinern, bevor das Schiff beim Diamond Jubilee seinen sensationellen öffentlichen Auftritt hatte. Im Jahr 1905, nur acht Jahre nach dem öffentlichen Debüt der Turbinia, entschied die britische Admiralität, dass alle zukünftigen Schiffe der Royal Navy turbinengetrieben sein sollten. Die private kommerzielle Schifffahrtsindustrie folgte diesem Beispiel.

Charles Parsons hörte nie auf zu entwerfen oder zu innovieren und versuchte sich an vielen anderen Unternehmungen. Nicht alle waren Gewinner. Zum Beispiel verbrachte er 25 Jahre damit, künstliche Diamanten herzustellen, bevor er schließlich seine Niederlage zugab. Lukrativer war die Herstellung von optischem Glas für Teleskope und Scheinwerfer. Am Ende verdiente er über 300 Patente, erhielt einen Ritterschlag und wurde mit dem Verdienstorden ausgezeichnet.

Aber Charles war nicht der einzige Ingenieur in seinem sehr talentierten Haushalt.

Als ich anfing, über die Kolumne dieses Monats nachzudenken, wollte ich den hundertsten Jahrestag der Gründung der Women’s Engineering Society (WES) markieren, einer der ältesten Organisationen, die sich der Förderung von Frauen im Ingenieurwesen widmet. Ich suchte nach einem geeigneten Museumsobjekt, das Ingenieurinnen ehrt. Das erwies sich als schwieriger als ich erwartet hatte. Obwohl das WES umfangreiche Archive an der Institution of Engineering and Technology unterhält, einschließlich eines vollständigen digitalisierten Laufs seiner Zeitschrift, Die Ingenieurin, Es gibt nicht viel dreidimensionale Artefakte. Es gab zum Beispiel eine schicke Rosenschale, die zum 50-jährigen Jubiläum der Gesellschaft in Auftrag gegeben wurde. Aber es schien nicht ganz richtig, Ingenieurinnen mit einem rein dekorativen Objekt zu vertreten.

Dann wandte ich meine Aufmerksamkeit den Gründern von WES zu, zu denen auch Charles Parsons ‘Frau Katharine und Tochter Rachel gehörten. Obwohl Charles ein produktiver Erfinder war, erfanden weder Katharine noch Rachel etwas, so dass kein offensichtliches Museumsobjekt mit ihnen verbunden war. Aber Erfindungen sind nicht der einzige Weg, um ein Pionieringenieur zu sein.

Nach einer wunderbaren Kindheit mit offenen Fragen und wissenschaftlichen Erkundungen trat Rachel in die Fußstapfen ihres Vaters nach Cambridge. Sie war eine der ersten Frauen, die dort Maschinenbau studierte. Damals, obwohl, Die Universität verbot Frauen, einen Abschluss zu erhalten.

Als der Erste Weltkrieg ausbrach und Rachels Bruder eintrat, übernahm sie seine Position als Direktorin im Vorstand der Heaton Works. Sie trat auch der Ausbildungsabteilung des Munitionsministeriums bei und war dafür verantwortlich, Tausende von Frauen in mechanischen Aufgaben zu unterweisen.

Wie in Henrietta Healds bevorstehendem Buch Magnificent Women and their Revolutionary Machines (erscheint im Februar 2020 im Crowdfunding-Verlag Unbound) beschrieben, führte der Krieg zu erheblichen demografischen Veränderungen in der britischen Belegschaft. Mehr als 2 Millionen Frauen gingen zur Arbeit außerhalb des Hauses, als Fabriken hochgefahren wurden, um die Kriegsvorräte aller Art zu erhöhen. Davon traten mehr als 800.000 in das Ingenieurhandwerk ein.

Dieser Anstieg der Beschäftigung von Frauen fiel mit einer Verschiebung der nationalen Stimmung hin zum Frauenwahlrecht zusammen. Frauen hatten jahrzehntelang für das Wahlrecht gekämpft, und 1918 erzielten sie schließlich einen Teilerfolg, als Frauen über 30 Jahre, die bestimmte Eigentums- und Bildungsanforderungen erfüllten, wählen durften. Es dauerte noch ein Jahrzehnt, bis Frauen das gleiche Wahlrecht hatten wie Männer.

Aber diese politischen und Arbeitsplatzsiege für Frauen wurden auf wackeligem Boden gebaut. Die Verabschiedung des Sex Disqualification (Removal) Act von 1919 machte es illegal, Frauen am Arbeitsplatz zu diskriminieren. Aber das Gesetz zur Wiederherstellung der Vorkriegspraktiken, das im selben Jahr verabschiedet wurde, verlangte, dass Frauen ihre Arbeit an zurückkehrende Soldaten abgeben, es sei denn, sie arbeiteten zufällig für Firmen, die vor dem Krieg Frauen in derselben Rolle beschäftigt hatten.

Diese widersprüchlichen Gesetze stammten beide aus Verhandlungen zwischen Premierminister David Lloyd George und britischen Gewerkschaften. Die Gewerkschaften hatten während des Krieges energisch gegen die Beschäftigung von Frauen protestiert, aber die Regierung brauchte die Frauen, um zu arbeiten. Und so kam es zum Treasury Agreement von 1915, das vorsah, dass qualifizierte Arbeit unterteilt und automatisiert werden konnte, so dass Frauen und ungelernte Männer sie übernehmen konnten. Unter diesen Bedingungen willigten die Gewerkschaften in die “Verwässerung” der qualifizierten männlichen Arbeitskräfte ein.

Und so, obwohl das Ende des Krieges Öffnungen für Frauen in einigen Berufen brachte, Zehntausende von Frauen in der Technik fanden sich plötzlich arbeitslos.

Die Parsons-Frauen wehrten sich und nutzten ihre soziale Stellung, um sich für Ingenieurinnen einzusetzen. Am 23. Juni 1919 gründeten Katharine und Rachel Parsons zusammen mit mehreren anderen prominenten Frauen die Women’s Engineering Society, um der Aufgabe von Kriegsjobs an Männer zu widerstehen und das Ingenieurwesen als lohnenden Beruf für beide Geschlechter zu fördern.

Zwei Wochen später hielt Katharine bei einem Treffen der North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders eine mitreißende Rede mit dem Titel “Women’s Work in Engineering and Shipbuilders during the War”. “Frauen sind in der Lage, an fast jeder bekannten Operation in der Technik zu arbeiten, von der hochqualifizierten Präzisionsarbeit, gemessen auf Mikrometer, bis hin zu den raueren Arten von Arbeitsjobs”, proklamierte sie. “Alle Arten von Arbeiten aufzuzählen, die zwischen diesen beiden Extremen liegen, würde bedeuten, einen Katalog jedes Prozesses in der Technik zu erstellen.” Wichtig ist, dass Katharine nicht nur die technischen Fähigkeiten von Fabrikarbeitern erwähnte, sondern auch die intellektuelle und konstruktive Arbeit von Ingenieurinnen.

Ebenso leidenschaftlich schrieb Rachel einige Monate später einen Artikel für die National Review, der die WES als Stimme für Ingenieurinnen positionierte:

Frauen müssen sich organisieren; Dies ist der einzige königliche Weg zum Sieg in der industriellen Welt. Frauen haben ihre politische Unabhängigkeit erlangt; jetzt ist die Zeit für sie, auch ihre wirtschaftliche Freiheit zu erreichen. Es nützt nichts, geduldig darauf zu warten, dass sich die verschlossenen Türen der Fachgewerkschaften öffnen. Es ist besser, ein starkes Bündnis zu bilden, das, wie es mit der Parlamentsabstimmung bewaffnet sein wird, einen ebenso starken Einfluss auf die Wahrung der Interessen von Ingenieurinnen haben kann wie die Männergewerkschaften, um das Los ihrer Mitglieder zu verbessern.

Im folgenden Jahr war Rachel eines der Gründungsmitglieder eines rein weiblichen Ingenieurbüros, Atalanta, an dem ihre Mutter beteiligt war. Die Firma spezialisierte sich auf kleine Maschinenarbeiten, ähnlich der Arbeit, die Rachel in der Firma ihres Vaters beaufsichtigt hatte. Obwohl das Geschäft nach acht Jahren freiwillig geschlossen wurde, lebte der Name als Hersteller von kleinen Handwerkzeugen und Haushaltsarmaturen weiter.

Die WES hat eine viel längere Geschichte. In seinem ersten Jahr begann es mit der Veröffentlichung des Women Engineer, der immer noch vierteljährlich erscheint. Im Jahr 1923 begann die WES eine jährliche Konferenz abzuhalten, die nur zweimal abgesagt wurde, beide Male wegen des Krieges. In ihren 100 Jahren hat die Organisation daran gearbeitet, Beschäftigungsrechte für Frauen von der Werkstatt bis zum Management zu sichern, den Zugang zu formaler Bildung zu gewährleisten und sogar den Einsatz neuer Verbrauchertechnologien wie Elektrogeräte im Haushalt zu fördern.

Frühe Mitglieder der WES kamen aus vielen verschiedenen Bereichen des Ingenieurwesens. Dorothée Pullinger betrieb in Schottland eine Fabrik, in der der Galloway hergestellt wurde, ein Automobil, das ausschließlich von Frauen für Frauen entworfen und gebaut wurde. Amy Johnson war eine weltbekannte Pilotin, die auch eine Bodeningenieurlizenz erwarb. Jeanie Dicks, das erste weibliche Mitglied der Electrical Contractors Association, gewann den Auftrag für die Elektrifizierung der Kathedrale von Winchester.

Heute setzt die WES ihre Mission fort, Frauen bei der Verfolgung ingenieurwissenschaftlicher, wissenschaftlicher und technischer Karrieren zu unterstützen. Die Website dankt und würdigt frühe männliche Verbündete, darunter Charles Parsons, der weibliche Ingenieure unterstützte. Charles mag seinen Platz in der Geschichte aufgrund seiner zahlreichen Erfindungen verdient haben, aber wenn Sie im Wissenschaftsmuseum auf seine Turbine stoßen, denken Sie daran, dass auch seine Frau und seine Tochter ihren Platz verdient haben.

Eine gekürzte Version dieses Artikels erscheint in der Printausgabe vom Juni 2019 als “As the Turbine Turns.”

Teil einer fortlaufenden Serie, die sich mit Fotografien historischer Artefakte befasst, die das grenzenlose Potenzial der Technologie nutzen.

Dieser Artikel wurde am 28.Juni 2019 korrigiert, um das Erbe von Charles Parsons zu verdeutlichen.

Über den Autor

Allison Marsh ist außerordentliche Professorin für Geschichte an der University of South Carolina und Kodirektorin des Ann Johnson Institute for Science, Technology & Society der Universität.