Questa famiglia britannica ha cambiato il corso dell’ingegneria

Charles Parsons inventò la moderna turbina a vapore, ma sua moglie e sua figlia costruirono qualcosa di altrettanto duraturo

L’ingegnere anglo-irlandese Charles Parsons sapeva come fare un tuffo. In onore del Giubileo di Diamante della regina Vittoria, la Royal Navy britannica tenne una parata di navi il 26 giugno 1897 per i signori dell’Ammiragliato, gli ambasciatori stranieri e altri dignitari. Parsons non è stato invitato, ma ha deciso di unirsi alla parata in ogni caso. Tre anni prima, aveva introdotto un potente generatore a turbina—considerato la prima turbina a vapore moderna—e poi ha costruito la SY Turbinia per dimostrare la potenza del motore.

Arrivando alla parata navale, Parsons alzò un gagliardetto rosso e poi sfondò il perimetro delle pattuglie della marina. Con una velocità massima di quasi 34 nodi (60 chilometri all’ora), Turbinia era più veloce di qualsiasi altra nave e non poteva essere catturata. Parsons aveva fatto il suo punto. La Royal Navy fece un ordine per la sua prima nave a turbina l’anno successivo.

A bordo della Turbinia quel giorno c’era la figlia di 12 anni di Parsons, Rachel, i cui ampi interessi nella scienza e nell’ingegneria Parsons e sua moglie incoraggiarono. Fin dalla giovane età, Rachel Parsons e suo fratello, Algernon, armeggiato nel laboratorio di casa del padre, proprio come Charles aveva fatto quando stava crescendo. In effetti, l’albero genealogico di Parsons mostra generazione dopo generazione di curiosità ingegneristica sia dagli uomini che dalle donne, ognuno dei quali ha lasciato il segno sul campo.

Charles è cresciuto a Birr Castle, nella contea di Offaly, Irlanda. Suo padre, William, che divenne il 3 ° conte di Rosse nel 1841, era un matematico con un interesse per l’astronomia. Scienziati e inventori, tra cui Charles Babbage, si recarono al castello di Birr per vedere il Leviatano di Parsonstown, un telescopio riflettente di 1,8 metri (72 pollici) che William costruì durante gli anni 1840. Sua moglie, Mary, abile fabbro, forgiò il ferro per il tubo del telescopio.

William si dilettava nella fotografia, tentando senza successo di fotografare le stelle. Mary era il vero talento della fotografia. Le sue foto dettagliate del famoso telescopio hanno vinto la prima medaglia d’argento della Photographic Society of Ireland.

Charles e i suoi fratelli godevano di un’educazione tradizionale da parte di tutor privati. Avevano anche il vantaggio di un’educazione pratica, sperimentando molte macchine a vapore del conte, tra cui una carrozza a vapore. Lavorarono sull’apparato di regolazione del Leviatano e nella stanza buia della madre.

Dopo aver studiato matematica al Trinity College di Dublino e a St. John’s College, Cambridge, Charles apprendista presso l’Elswick Works, un grande complesso di produzione gestito dalla società di ingegneria W. G. Armstrong a Newcastle upon Tyne, Inghilterra. Era insolito per qualcuno della sua classe sociale di apprendista, e ha pagato £500 per l’opportunità (circa US today 60.000 oggi), nella speranza di ottenere in seguito una posizione di gestione.

Durante il suo periodo di lavoro, Charles perfezionò alcuni progetti di motori che aveva abbozzato mentre era a Cambridge. Il motore a vapore alternativo, o pistone, era ormai in circolazione da più di 100 anni, un miglioramento rispetto al precedente ma inefficiente motore a vapore atmosferico di Thomas Newcomen. A partire dal 1760, James Watt e Matthew Boulton apportarono miglioramenti che includevano l’aggiunta di un condensatore separato per eliminare la perdita di calore quando l’acqua veniva iniettata nel cilindro. L’acqua ha creato un vuoto e ha tirato il pistone in un colpo. Un miglioramento successivo era il motore a doppio effetto, dove il pistone poteva spingere e tirare. Tuttavia, i motori a vapore a pistone erano rumorosi, sporchi e inclini a esplodere, e Charles vedeva margini di miglioramento.

Il suo progetto iniziale era per un motore epicicloidale a quattro cilindri, in cui i cilindri e l’albero motore ruotavano. Un vantaggio di questa configurazione insolita era che poteva funzionare ad alta velocità con vibrazioni limitate. Charles progettato per guidare direttamente una dinamo in modo da evitare qualsiasi cinghie di collegamento o pulegge. Ha fatto domanda per un brevetto britannico nel 1877 all’età di 23 anni.

Charles offrì il progetto al suo datore di lavoro, che rifiutò, ma Kitson e Co., un costruttore di locomotive a Leeds, era interessato. Il fratello di Charles, Richard Clere Parsons, era un socio della Kitson e lo convinse ad unirsi alla compagnia, che alla fine produsse 40 motori. Charles ha trascorso due anni lì, per lo più lavorando su siluri a razzo che si sono rivelati infruttuosi.

Più successo ebbe il corteggiamento di Katharine Bethell, figlia di un’importante famiglia dello Yorkshire. Charles è stato detto di aver impressionato Katharine con la sua abilità a ricamo, e si sposarono nel 1883.

Nel 1884, Charles divenne junior partner e capo della sezione elettrica di Clarke, Chapman and Co., un produttore di attrezzature marine a Newcastle upon Tyne. Ha sviluppato un nuovo motore a turbina, che ha usato per guidare un generatore elettrico, anche di sua progettazione. Il generatore a turbina era lungo 1,73 metri, largo 0,4 metri e alto 0,8 metri e pesava una tonnellata metrica.

Il motore di Charles Parsons è spesso considerato la prima turbina moderna. Invece di usare il vapore per spostare i pistoni, ha usato il vapore per girare le pale dell’elica, convertendo l’energia termica in energia rotazionale. Il design originale di Parsons era inefficiente, funzionava a 18.000 giri / min e produceva 7,5 kilowatt, circa la potenza di un piccolo generatore di backup domestico oggi. Fece rapidi miglioramenti incrementali, come cambiare la forma delle lame, e presto ebbe un motore con una potenza di 50.000 kW, che sarebbe stato sufficiente per alimentare fino a 50.000 case oggi.

Nel 1889 Charles fondò C. A. Parsons and Co., a Heaton, un sobborgo di Newcastle, con l’obiettivo di produrre il suo turbo-generatore. L’unico intoppo era che Clarke, Chapman deteneva ancora i diritti di brevetto. Mentre i problemi di brevetto ottenuto risolto, Charles ha fondato il Newcastle e District Electric Lighting Co., che divenne la prima azienda elettrica a fare affidamento interamente sulle turbine a vapore. Non sarebbe l’ultima.

Durante la sua vita, vide l’elettricità generata dalle turbine diventare accessibile e prontamente disponibile per una grande popolazione. Ancora oggi, la maggior parte della produzione di elettricità si basa sulle turbine a vapore.

Una volta che Charles ebbe ottenuto i diritti di brevetto per la sua invenzione, si mise a migliorare il turbo-generatore di vapore, rendendolo più efficiente e più compatto. Fondò la Marine Steam Turbine Co., che costruì la Turbinia nel 1894. Charles trascorse diversi anni a perfezionare la meccanica prima che la nave facesse la sua sensazionale apparizione pubblica al Giubileo di Diamante. Nel 1905, appena otto anni dopo il debutto pubblico della Turbinia, l’ammiragliato britannico decise che tutte le future navi della Royal Navy avrebbero dovuto essere alimentate a turbina. L’industria marittima commerciale privata ha seguito l’esempio.

Charles Parsons non ha mai smesso di progettare o innovare, cimentandosi in molte altre imprese. Non tutti erano vincitori. Ad esempio, ha trascorso 25 anni tentando di creare diamanti artificiali prima di ammettere finalmente la sconfitta. Più redditizia era la produzione di vetro ottico per telescopi e proiettori. Alla fine, ha guadagnato oltre 300 brevetti, ha ricevuto un cavalierato ed è stato insignito dell’Ordine al Merito.

Ma Charles non era l’unico ingegnere della sua famiglia di grande talento.

Quando ho iniziato a pensare alla rubrica di questo mese, ho voluto celebrare il centenario della fondazione della Women’s Engineering Society (WES), una delle più antiche organizzazioni dedicate al progresso delle donne in ingegneria. Ho cercato un oggetto da museo adatto che onorasse gli ingegneri donne. Che si è rivelato più difficile di quanto mi aspettassi. Anche se il WES mantiene vasti archivi presso l’Institution of Engineering and Technology, tra cui una corsa completa digitalizzata della sua rivista, The Woman Engineer, non ha molto in termini di artefatti tridimensionali. C’era, per esempio, un rose bowl di fantasia che è stato commissionato per il 50 ° anniversario della società. Ma non sembrava giusto rappresentare le donne ingegneri con un oggetto puramente decorativo.

Ho poi rivolto la mia attenzione ai fondatori di WES, che comprendeva la moglie di Charles Parsons, Katharine, e la figlia, Rachel. Sebbene Charles fosse un inventore prolifico, né Katharine né Rachel inventarono nulla, quindi non c’era alcun oggetto museale ovvio collegato a loro. Ma le invenzioni non sono l’unico modo per essere un ingegnere pionieristico.

Dopo quella che deve essere stata una meravigliosa infanzia di indagine aperta e di esplorazione scientifica, Rachel ha seguito le orme di suo padre a Cambridge. Fu una delle prime donne a studiare scienze meccaniche lì. Al tempo, anche se, l ” università impedito alle donne di ricevere una laurea.

Quando scoppiò la prima guerra mondiale e il fratello di Rachel si arruolò, assunse la sua posizione di direttore nel consiglio di amministrazione della Heaton Works. Si è anche unita alla divisione di addestramento del Ministero delle Munizioni ed è stata responsabile dell’istruzione di migliaia di donne in compiti meccanici.

Come descritto nel prossimo libro di Henrietta Heald Magnificent Women and their Revolutionary Machines (che sarà pubblicato nel febbraio 2020 dall’editore di crowdfunding Unbound), la guerra ha portato significativi cambiamenti demografici nella forza lavoro britannica. Più di 2 milioni di donne andarono a lavorare fuori casa, mentre le fabbriche dilagavano per aumentare le forniture di guerra di ogni tipo. Di questi, più di 800.000 sono entrati nei mestieri di ingegneria.

Questo aumento dell’occupazione femminile ha coinciso con uno spostamento del sentimento nazionale verso il suffragio femminile. Le donne avevano combattuto per il diritto di voto per decenni, e alla fine ottennero un parziale successo nel 1918, quando le donne di età superiore ai 30 anni che soddisfacevano determinati requisiti di proprietà e istruzione furono autorizzate a votare. Ci sono voluti un altro decennio prima che le donne avessero gli stessi diritti di voto degli uomini.

Ma queste vittorie politiche e sul posto di lavoro per le donne sono state costruite su un terreno traballante. Il passaggio del Sex Disqualification (Removal) Act del 1919 ha reso illegale discriminare le donne sul posto di lavoro. Ma il Restoration of Prebell Practices Act, approvato lo stesso anno, richiedeva che le donne abbandonassero il lavoro ai militari di ritorno, a meno che non lavorassero per aziende che avevano assunto donne nello stesso ruolo prima della guerra.

Queste leggi contraddittorie derivavano entrambe dai negoziati tra il primo ministro David Lloyd George e i sindacati britannici. I sindacati si erano opposti vigorosamente all’assunzione di donne durante la guerra, ma il governo aveva bisogno che le donne lavorassero. E così si avvicinò con l’Accordo di Tesoreria del 1915, che stabiliva che il lavoro qualificato poteva essere suddiviso e automatizzato, permettendo alle donne e agli uomini non qualificati di assumerli. In questi termini, i sindacati acconsentirono alla “diluizione” della forza lavoro maschile qualificata.

E così, anche se la fine della guerra ha portato aperture per le donne in alcune professioni, decine di migliaia di donne in ingegneria si sono improvvisamente trovate senza lavoro.

Le donne Parsons combatterono, usando la loro posizione sociale per difendere a nome di ingegneri donne. Il 23 giugno 1919, Katharine e Rachel Parsons, insieme a molte altre donne di spicco, fondarono la Women’s Engineering Society per resistere alla rinuncia di posti di lavoro in tempo di guerra agli uomini e per promuovere l’ingegneria come professione gratificante per entrambi i sessi.

Due settimane dopo, Katharine ha tenuto un discorso entusiasmante, “Il lavoro delle donne nell’ingegneria e nella costruzione navale durante la guerra” in una riunione della North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders. “Le donne sono in grado di lavorare su quasi tutte le operazioni conosciute in ingegneria, dal lavoro di precisione più altamente qualificato, misurato al micrometro, fino al tipo più ruvido di lavori laboriosi”, ha proclamato. “Enumerare tutte le varietà di lavoro che intervengono tra questi due estremi sarebbe fare un catalogo di ogni processo in ingegneria.”È importante sottolineare che Katharine ha menzionato non solo le capacità diluite degli operai, ma anche il lavoro intellettuale e di progettazione degli ingegneri femminili.

Altrettanto appassionata, Rachel scrisse un articolo per la National Review diversi mesi dopo che posizionò la WES come voce per le donne ingegneri:

Le donne devono organizzarsi; questa è l’unica strada reale per la vittoria nel mondo industriale. Le donne hanno conquistato la loro indipendenza politica; ora è il momento per loro di raggiungere anche la loro libertà economica. È inutile aspettare pazientemente che le porte chiuse dei sindacati qualificati si aprano. E ‘ meglio formare un’alleanza forte, che, armata come sarà con il voto parlamentare, può essere un’influenza potente nella salvaguardia degli interessi delle donne-ingegneri come i sindacati degli uomini sono stati nel migliorare la sorte dei loro membri.

L’anno seguente, Rachel fu una dei membri fondatori di una società di ingegneria tutta al femminile, Atalanta, di cui sua madre era azionista. L’azienda si è specializzata in piccoli lavori di macchinari, simili al lavoro che Rachel aveva supervisionato nell’azienda di suo padre. Anche se il business volontariamente persiane dopo otto anni, il nome ha vissuto come un produttore di piccoli utensili a mano e infissi per la casa.

Il WES ha avuto una storia molto più lunga. Nel suo primo anno, ha iniziato a pubblicare The Women Engineer, che esce ancora trimestralmente. Nel 1923 il WES iniziò a tenere una conferenza annuale, che è stata annullata solo due volte, entrambe le volte a causa della guerra. Nel corso dei suoi 100 anni, l’organizzazione ha lavorato per garantire i diritti occupazionali per le donne dalla fabbrica alla gestione, garantire l’accesso all’istruzione formale e persino incoraggiare l’uso di nuove tecnologie di consumo, come gli elettrodomestici in casa.

I primi membri del WES provenivano da molti rami diversi dell’ingegneria. Dorothée Pullinger gestiva una fabbrica in Scozia che produceva la Galloway, un’automobile interamente progettata e costruita da donne per le donne. Amy Johnson era un pilota di fama mondiale che ha anche guadagnato la licenza di un ingegnere di terra. Jeanie Dicks, la prima donna membro della Electrical Contractors Association, ha vinto il contratto per l’elettrificazione della Cattedrale di Winchester.

Oggi il WES continua la sua missione di sostenere le donne nel perseguimento di ingegneria, scientifica, e carriere tecniche. Il suo sito web ringrazia e dà credito ai primi alleati maschi, tra cui Charles Parsons, che ha sostenuto gli ingegneri di sesso femminile. Charles può aver guadagnato il suo posto nella storia a causa delle sue numerose invenzioni, ma se vi imbattete in sua turbina al Museo della Scienza, ricordate che la moglie e la figlia guadagnato i loro posti, pure.

Una versione ridotta di questo articolo appare nel numero di stampa di giugno 2019 come ” Come la turbina gira.”

Parte di una serie continua di fotografie di manufatti storici che abbracciano il potenziale sconfinato della tecnologia.

Questo articolo è stato corretto il 28 giugno 2019 per chiarire l’eredità di Charles Parsons.

Circa l’autore

Allison Marsh è un professore associato di storia presso l’Università della Carolina del Sud e codirettore dell’università Ann Johnson Institute for Science, Technology & Society.