Cette Famille britannique a changé le cours de l’ingénierie

Charles Parsons a inventé la turbine à vapeur moderne, mais sa femme et sa fille ont construit quelque chose d’aussi durable

L’ingénieur anglo-irlandais Charles Parsons a su faire sensation. En l’honneur du Jubilé de diamant de la Reine Victoria, la Royal Navy britannique organisa un défilé de navires le 26 juin 1897 pour les Lords de l’Amirauté, les ambassadeurs étrangers et d’autres dignitaires. Parsons n’a pas été invité, mais il a quand même décidé de se joindre au défilé. Trois ans plus tôt, il avait introduit un puissant générateur à turbine — considéré comme la première turbine à vapeur moderne — et il a ensuite construit le Turbinia SY pour démontrer la puissance du moteur.

Arrivé au défilé naval, Parsons a levé un fanion rouge puis a percé le périmètre des patrouilleurs de la marine. Avec une vitesse de pointe de près de 34 nœuds (60 kilomètres à l’heure), le Turbinia était plus rapide que tout autre navire et ne pouvait pas être capturé. Parsons avait fait valoir son point de vue. La Royal Navy a passé une commande pour son premier navire à turbine l’année suivante.

À bord du Turbinia ce jour-là se trouvait la fille de Parsons, Rachel, âgée de 12 ans, dont Parsons et sa femme s’intéressaient aux sciences et à l’ingénierie. Dès leur plus jeune âge, Rachel Parsons et son frère, Algernon, bricolaient dans l’atelier de leur père, tout comme Charles l’avait fait lorsqu’il était grand. En effet, l’arbre généalogique de Parsons montre de génération en génération la curiosité de l’ingénierie des hommes et des femmes, chacun ayant fait sa marque sur le terrain.

Charles a grandi au château de Birr, dans le comté d’Offaly, en Irlande. Son père, William, qui devint le 3e comte de Rosse en 1841, était un mathématicien s’intéressant à l’astronomie. Des scientifiques et des inventeurs, dont Charles Babbage, se sont rendus au château de Birr pour voir le Léviathan de Parsonstown, un télescope réfléchissant de 1,8 mètre (72 pouces) construit par William dans les années 1840. Sa femme, Mary, une forgeron qualifiée, a forgé le fer pour le tube du télescope.

William a tâté de la photographie, tentant sans succès de photographier les étoiles. Mary était le vrai talent de la photographie. Ses photos détaillées du célèbre télescope ont remporté la première médaille d’argent de la Photographic Society of Ireland.

Charles et ses frères et sœurs bénéficient d’une éducation traditionnelle dispensée par des tuteurs privés. Ils ont également bénéficié d’une éducation pratique, expérimentant avec les nombreuses machines à vapeur du comte, y compris une voiture à vapeur. Ils ont travaillé sur l’appareil d’ajustement du Léviathan et dans la chambre sombre de leur mère.

Après des études de mathématiques au Trinity College de Dublin et à St. John’s College, Cambridge, Charles a fait son apprentissage à l’Elswick Works, un grand complexe de fabrication exploité par la firme d’ingénierie W.G. Armstrong à Newcastle upon Tyne, en Angleterre. Il était inhabituel pour quelqu’un de sa classe sociale d’apprendre, et il a payé £ 500 pour l’opportunité (environ US6 60,000 aujourd’hui), dans l’espoir d’obtenir plus tard un poste de direction.

Pendant son séjour aux travaux, Charles a affiné certains modèles de moteurs qu’il avait esquissés à Cambridge. La machine à vapeur alternative, ou à piston, existait alors depuis plus de 100 ans, elle-même une amélioration par rapport à la machine à vapeur atmosphérique antérieure mais inefficace de Thomas Newcomen. À partir des années 1760, James Watt et Matthew Boulton ont apporté des améliorations, notamment l’ajout d’un condenseur séparé pour éliminer la perte de chaleur lorsque de l’eau était injectée dans le cylindre. L’eau a créé un vide et a tiré le piston en une course. Une amélioration ultérieure a été le moteur à double effet, où le piston pouvait à la fois pousser et tirer. Pourtant, les machines à vapeur à piston étaient bruyantes, sales et sujettes à l’explosion, et Charles voyait de la place à améliorer.

Sa conception initiale était pour un moteur épicycloïdal à quatre cylindres, dans lequel les cylindres ainsi que le vilebrequin tournaient. Un avantage de cette configuration inhabituelle était qu’elle pouvait fonctionner à grande vitesse avec des vibrations limitées. Charles l’a conçu pour entraîner directement une dynamo de manière à éviter toute courroie de liaison ou poulies. Il a demandé un brevet britannique en 1877 à l’âge de 23 ans.

Charles a offert le dessin à son employeur, qui a refusé, mais Kitson and Co., un fabricant de locomotives à Leeds, était intéressé. Le frère de Charles, Richard Clere Parsons, était associé chez Kitson et l’a persuadé de rejoindre l’entreprise, qui a finalement produit 40 des moteurs. Charles y a passé deux ans, travaillant principalement sur des torpilles propulsées par des fusées qui se sont avérées infructueuses.

Sa cour de Katharine Bethell, la fille d’une importante famille du Yorkshire, fut plus couronnée de succès. Charles aurait impressionné Katharine par son habileté à la couture, et ils se marièrent en 1883.

En 1884, Charles est devenu un associé junior et le chef de la section électrique de Clarke, Chapman and Co., un fabricant d’équipements marins à Newcastle upon Tyne. Il a développé un nouveau moteur à turbine, qu’il a utilisé pour entraîner un générateur électrique, également de sa propre conception. Le générateur à turbine mesurait 1,73 mètre de long, 0,4 mètre de large et 0,8 mètre de haut, et pesait une tonne métrique.

Le moteur de Charles Parsons est souvent considéré comme la première turbine moderne. Au lieu d’utiliser de la vapeur pour déplacer les pistons, il utilisait de la vapeur pour faire tourner des pales ressemblant à des hélices, convertissant l’énergie thermique en énergie de rotation. La conception originale de Parsons était inefficace, fonctionnant à 18 000 tr / min et produisant 7,5 kilowatts — à peu près la puissance d’un petit générateur de secours domestique aujourd’hui. Il a apporté des améliorations progressives rapides, telles que la modification de la forme des pales, et il a rapidement eu un moteur d’une puissance de 50 000 kW, ce qui serait suffisant pour alimenter jusqu’à 50 000 foyers aujourd’hui.

En 1889, Charles fonda C.A. Parsons and Co., à Heaton, une banlieue de Newcastle, dans le but de fabriquer son turbo-générateur. Le seul accroc était que Clarke, Chapman détenait toujours les droits de brevet. Alors que les problèmes de brevets étaient réglés, Charles a fondé la Newcastle and District Electric Lighting Co., qui est devenue la première entreprise électrique à s’appuyer entièrement sur des turbines à vapeur. Ce ne serait pas la dernière.

Au cours de sa vie, il a vu l’électricité produite par turbine devenir abordable et facilement accessible à une grande population. Aujourd’hui encore, la majeure partie de la production d’électricité repose sur des turbines à vapeur.

Une fois que Charles a obtenu les droits de brevet sur son invention, il a entrepris d’améliorer le turbo-générateur à vapeur, le rendant plus efficace et plus compact. Il a créé la Marine Steam Turbine Co., qui a construit le Turbinia en 1894. Charles a passé plusieurs années à peaufiner la mécanique avant que le navire ne fasse son apparition publique sensationnelle au Jubilé de Diamant. En 1905, huit ans seulement après les débuts publics du Turbinia, l’amirauté britannique décida que tous les futurs navires de la Royal Navy devaient être propulsés par turbine. L’industrie du transport maritime commercial privé a emboîté le pas.

Charles Parsons n’a jamais cessé de concevoir ou d’innover, s’essayant à de nombreuses autres entreprises. Tous n’ont pas été gagnants. Par exemple, il a passé 25 ans à tenter de fabriquer des diamants artificiels avant de finalement admettre sa défaite. Plus lucrative était la fabrication de verre optique pour télescopes et projecteurs. En fin de compte, il a obtenu plus de 300 brevets, a reçu un titre de chevalier et a reçu l’Ordre du mérite.

Mais Charles n’était pas le seul ingénieur de sa maison très talentueuse.

Lorsque j’ai commencé à penser à la chronique de ce mois-ci, j’ai voulu marquer le centenaire de la fondation de la Women’s Engineering Society (WES), l’une des plus anciennes organisations dédiées à l’avancement des femmes en ingénierie. J’ai cherché un objet de musée approprié qui honorait les ingénieures. Cela s’est avéré plus difficile que prévu. Bien que le WES conserve de vastes archives à l’Institution of Engineering and Technology, y compris une édition numérisée complète de son journal, The Woman Engineer, il n’a pas beaucoup d’artefacts tridimensionnels. Il y avait, par exemple, un bol à roses fantaisie qui a été commandé pour le 50e anniversaire de la société. Mais il ne semblait pas tout à fait juste de représenter des femmes ingénieurs avec un objet purement décoratif.

J’ai ensuite tourné mon attention vers les fondateurs de WES, qui comprenaient la femme de Charles Parsons, Katharine, et sa fille, Rachel. Bien que Charles ait été un inventeur prolifique, ni Katharine ni Rachel n’ont rien inventé, il n’y avait donc aucun objet de musée évident lié à eux. Mais les inventions ne sont pas la seule façon d’être un ingénieur pionnier.

Après ce qui devait être une enfance merveilleuse de recherches ouvertes et d’exploration scientifique, Rachel a suivi les traces de son père à Cambridge. Elle a été l’une des premières femmes à y étudier les sciences mécaniques. À l’époque, cependant, l’université interdisait aux femmes de recevoir un diplôme.

Lorsque la Première Guerre mondiale éclate et que le frère de Rachel s’engage, elle reprend son poste d’administratrice au conseil d’administration des Heaton Works. Elle a également rejoint la division de la formation du ministère des Munitions et a été responsable de l’instruction de milliers de femmes aux tâches mécaniques.

Comme décrit dans le prochain livre d’Henrietta Heald, Magnificent Women and their Revolutionary Machines (à paraître en février 2020 chez l’éditeur de financement participatif Unbound), la guerre a entraîné des changements démographiques importants dans la main-d’œuvre britannique. Plus de 2 millions de femmes sont allées travailler à l’extérieur de la maison, alors que les usines s’intensifiaient pour augmenter les fournitures de guerre de toutes sortes. De ce nombre, plus de 800 000 sont entrés dans les métiers de l’ingénierie.

Cette recrudescence de l’emploi féminin a coïncidé avec un changement du sentiment national envers le suffrage féminin. Les femmes se battaient pour le droit de vote depuis des décennies, et elles ont finalement obtenu un succès partiel en 1918, lorsque les femmes de plus de 30 ans qui répondaient à certaines exigences en matière de propriété et d’éducation ont été autorisées à voter. Il a fallu une autre décennie avant que les femmes aient les mêmes droits de vote que les hommes.

Mais ces victoires politiques et professionnelles pour les femmes ont été construites sur un terrain fragile. L’adoption du Sex Disqualification (Removal) Act de 1919 a rendu illégale la discrimination à l’égard des femmes sur le lieu de travail. Mais la Loi sur le rétablissement des pratiques d’avant-guerre, adoptée la même année, exigeait que les femmes abandonnent leur emploi à des militaires de retour, à moins qu’elles ne travaillent pour des entreprises qui avaient employé des femmes dans le même rôle avant la guerre.

Ces lois contradictoires sont toutes deux issues de négociations entre le Premier ministre David Lloyd George et les syndicats britanniques. Les syndicats s’étaient vigoureusement opposés à l’emploi de femmes pendant la guerre, mais le gouvernement avait besoin de ces femmes pour travailler. C’est ainsi que l’Accord de Trésorerie de 1915 stipulait que le travail qualifié pouvait être subdivisé et automatisé, permettant aux femmes et aux hommes non qualifiés de le prendre en charge. En vertu de ces termes, les syndicats ont acquiescé à la “dilution” de la main-d’œuvre masculine qualifiée.

Et ainsi, bien que la fin de la guerre ait ouvert des perspectives pour les femmes dans certaines professions, des dizaines de milliers de femmes dans l’ingénierie se sont soudainement retrouvées sans emploi.

Les femmes Parsons ont riposté, utilisant leur statut social pour défendre les femmes ingénieurs. Le 23 juin 1919, Katharine et Rachel Parsons, ainsi que plusieurs autres femmes éminentes, fondent la Women’s Engineering Society pour résister à l’abandon des emplois en temps de guerre aux hommes et pour promouvoir l’ingénierie en tant que profession enrichissante pour les deux sexes.

Deux semaines plus tard, Katharine a prononcé un discours vibrant, “Le travail des femmes dans l’ingénierie et la construction navale pendant la guerre” lors d’une réunion de la North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders. “Les femmes sont capables de travailler sur presque toutes les opérations connues de l’ingénierie, des travaux de précision les plus qualifiés, mesurés au micromètre, aux travaux les plus difficiles”, a-t-elle proclamé. “Énumérer toutes les variétés de travaux intervenant entre ces deux extrêmes reviendrait à faire un catalogue de tous les processus de l’ingénierie.”Fait important, Katharine a mentionné non seulement les compétences diluées des ouvriers d’usine, mais aussi le travail intellectuel et de conception des ingénieures.

Tout aussi passionnée, Rachel écrit quelques mois plus tard un article pour la National Review qui positionne la WES comme une voix pour les femmes ingénieurs :

Les femmes doivent s’organiser ; c’est la seule voie royale vers la victoire dans le monde industriel. Les femmes ont gagné leur indépendance politique; il est maintenant temps pour elles d’atteindre également leur liberté économique. Il est inutile d’attendre patiemment que les portes closes des syndicats qualifiés s’ouvrent. Il est préférable de former une alliance forte, qui, armée comme elle le sera avec le vote parlementaire, peut avoir une influence aussi puissante dans la sauvegarde des intérêts des femmes ingénieurs que les syndicats d’hommes l’ont été dans l’amélioration du sort de leurs membres.

L’année suivante, Rachel était l’une des membres fondatrices d’une firme d’ingénierie entièrement féminine, Atalanta, dont sa mère était actionnaire. L’entreprise se spécialisait dans le travail de petites machines, semblable au travail que Rachel supervisait dans l’entreprise de son père. Bien que l’entreprise ait volontairement fermé après huit ans, le nom a survécu en tant que fabricant de petits outils à main et d’accessoires ménagers.

Le WES a une histoire beaucoup plus longue. Au cours de sa première année, il a commencé à publier The Women Engineer, qui paraît toujours tous les trimestres. En 1923, le WES a commencé à tenir une conférence annuelle, qui n’a été annulée que deux fois, les deux fois en raison de la guerre. Au cours de ses 100 ans d’existence, l’organisation s’est efforcée de garantir les droits des femmes en matière d’emploi, de l’atelier à la direction, de garantir l’accès à l’éducation formelle et a même encouragé l’utilisation de nouvelles technologies de consommation, telles que les appareils électriques à la maison.

Les premiers membres du WES provenaient de nombreuses branches différentes de l’ingénierie. Dorothée Pullinger dirigeait une usine en Écosse qui produisait la Galloway, une automobile entièrement conçue et construite par des femmes pour des femmes. Amy Johnson était une pilote de renommée mondiale qui a également obtenu une licence d’ingénieur au sol. Jeanie Dicks, la première femme membre de l’Association des entrepreneurs en électricité, a remporté le contrat pour l’électrification de la cathédrale de Winchester.

Aujourd’hui, le WES poursuit sa mission de soutien aux femmes dans la poursuite de carrières d’ingénieurs, scientifiques et techniques. Son site Web rend grâce et crédit aux premiers alliés masculins, y compris Charles Parsons, qui a soutenu les ingénieures. Charles a peut-être gagné sa place dans l’histoire grâce à ses nombreuses inventions, mais si vous tombez sur sa turbine au Musée des sciences, rappelez-vous que sa femme et sa fille ont également gagné leur place.

Une version abrégée de cet article apparaît dans le numéro imprimé de juin 2019 sous le titre ” As the Turbine Turns.”

Fait partie d’une série continue de photographies d’artefacts historiques qui embrassent le potentiel illimité de la technologie.

Cet article a été corrigé le 28 juin 2019 pour clarifier l’héritage de Charles Parsons.

À propos de l’auteur

Allison Marsh est professeure agrégée d’histoire à l’Université de Caroline du Sud et codirectrice de la société Ann Johnson Institute for Science, Technology & de l’Université.