Ta brytyjska rodzina zmieniła kierunek inżynierii

Charles Parsons wynalazł nowoczesną turbinę parową, ale jego żona i córka zbudowały coś równie trwałego

Anglo-irlandzki inżynier Charles Parsons wiedział, jak zrobić plusk. Na cześć diamentowego jubileuszu królowej Wiktorii, 26 czerwca 1897 roku brytyjska Royal Navy zorganizowała paradę okrętów Dla Lordów Admiralicji, zagranicznych ambasadorów i innych dygnitarzy. Parsons nie został zaproszony, ale i tak postanowił dołączyć do parady. Trzy lata wcześniej wprowadził potężny generator turbin-uważany za pierwszą nowoczesną turbinę parową-a następnie zbudował turbinę Sy Turbinia, aby zademonstrować moc silnika.

przybywając na paradę marynarki, Parsons podniósł czerwony proporczyk, a następnie przebił się przez obwód łodzi patrolowych marynarki. Z maksymalną prędkością prawie 34 węzłów (60 kilometrów na godzinę), Turbinia była szybsza niż jakikolwiek inny statek i nie mogła zostać złowiona. Parsons wyraził swoje zdanie. Royal Navy złożyła zamówienie na swój pierwszy okręt z napędem turbinowym w następnym roku.

na pokładzie Turbinii tego dnia była 12-letnia córka Parsonsa, Rachel, której szerokie zainteresowania naukowe i inżynierskie sprzyjały Parsons i jego żona. Od najmłodszych lat Rachel Parsons i jej brat, Algernon, majstrowali w domowym warsztacie ojca, tak jak Charles robił to, gdy dorastał. Rzeczywiście, drzewo genealogiczne Parsonsów pokazuje pokolenie po pokoleniu inżynierskiej dociekliwości zarówno mężczyzn, jak i kobiet, z których każdy odcisnął swoje piętno na polu.

Charles dorastał w Zamku Birr w hrabstwie Offaly w Irlandii. Jego ojciec, William, który został 3. hrabią Rosse w 1841 roku, był matematykiem z zainteresowaniem astronomią. Naukowcy i wynalazcy, w tym Charles Babbage, udali się do zamku Birr, aby zobaczyć Lewiatana z Parsonstown, 1,8-metrowy (72-calowy) teleskop odbijający, który William zbudował w 1840 roku. Jego żona, Mary, wykwalifikowana Kowal, wykuł żelazo dla tuby teleskopu.

William zajmował się fotografią, bezskutecznie próbując sfotografować Gwiazdy. Mary była prawdziwym talentem fotograficznym. Jej szczegółowe zdjęcia słynnego teleskopu zdobyły pierwszy srebrny Medal Towarzystwa Fotograficznego Irlandii.

Karol i jego rodzeństwo cieszyli się tradycyjną edukacją prywatnych nauczycieli. Korzystali również z praktycznej edukacji, eksperymentując z wieloma maszynami parowymi earla, w tym z wózkiem parowym. Pracowali nad aparatem regulacyjnym Lewiatana i w ciemni matki.

po studiach matematycznych w Trinity College w Dublinie i St. John ‘ s College w Cambridge, Charles kształcił się w Elswick Works, dużym kompleksie produkcyjnym zarządzanym przez firmę inżynieryjną W. G. Armstrong w Newcastle upon Tyne w Anglii. To było niezwykłe dla kogoś z jego klasy społecznej do ucznia, a on zapłacił £500 za możliwość (około US $60,000 dzisiaj), w nadziei na późniejsze uzyskanie stanowiska kierowniczego.

podczas pracy w fabryce Charles udoskonalił kilka projektów silników, które naszkicował w Cambridge. Tłokowy lub tłokowy silnik parowy był już od ponad 100 lat, sam w sobie jest ulepszeniem wcześniejszego, ale nieefektywnego silnika parowego Thomas Newcomen. Począwszy od 1760 roku James Watt i Matthew Boulton wprowadzili ulepszenia, które obejmowały dodanie oddzielnego skraplacza, aby wyeliminować utratę ciepła podczas wstrzykiwania wody do cylindra. Woda wytworzyła próżnię i pociągnęła tłok w skoku. Późniejszym ulepszeniem był silnik dwustronnego działania, w którym tłok mógł zarówno pchać, jak i ciągnąć. Mimo to tłokowe silniki parowe były głośne, brudne i podatne na wybuchy, a Charles widział miejsce na ulepszenia.

początkowo projektował czterocylindrowy silnik epicykloidalny, w którym zarówno cylindry, jak i wał korbowy obracały się. Jedną z zalet tej nietypowej konfiguracji było to, że mógł pracować z dużą prędkością przy ograniczonych wibracjach. Charles zaprojektował go tak, aby bezpośrednio napędzał dynamo, aby uniknąć jakichkolwiek pasów łączących lub kół pasowych. W 1877 roku w wieku 23 lat złożył wniosek o patent Brytyjski.

Charles zaoferował projekt swojemu pracodawcy, który odmówił, ale Kitson and Co. zainteresował się nim producent lokomotyw w Leeds. Brat Charlesa, Richard Clere Parsons, był partnerem w firmie Kitson i namówił go do dołączenia do firmy, która ostatecznie wyprodukowała 40 silników. Charles spędził tam dwa lata, głównie pracując nad torpedami z napędem rakietowym, które okazały się nieskuteczne.

bardziej udane było jego zaloty z Katharine Bethell, córką wybitnego rodu Yorkshire. Charles miał zaimponować Katharine swoimi umiejętnościami w robótkach ręcznych i pobrali się w 1883 roku.

w 1884 roku Charles został młodszym partnerem i szefem sekcji elektrycznej w Clarke, Chapman and Co., producent sprzętu morskiego w Newcastle upon Tyne. Opracował nowy silnik turbinowy, którym napędzał generator elektryczny, również własnej konstrukcji. Generator turbiny miał 1,73 metra długości, 0,4 metra szerokości i 0,8 metra wysokości i ważył tonę metryczną.

silnik Charlesa Parsonsa jest często uważany za pierwszą nowoczesną turbinę. Zamiast używać pary do poruszania tłokami, używała pary do obracania łopatek przypominających śmigło, przekształcając energię cieplną w energię obrotową. Oryginalny projekt Parsonsa był nieefektywny, pracował z prędkością 18 000 obr. / min i produkował 7,5 kilowatów-o mocy małego domowego generatora zapasowego. Dokonał szybkich ulepszeń, takich jak zmiana kształtu łopatek, i wkrótce miał silnik o mocy 50,000 kW, który byłby wystarczający do zasilania do 50,000 domów dzisiaj.

w 1889 roku Charles założył firmę C. A. Parsons and Co. w Heaton, na przedmieściach Newcastle, w celu produkcji turbogeneratora. Jedynym problemem było to, że Clarke, Chapman nadal posiadali prawa patentowe. Podczas gdy problemy patentowe zostały rozwiązane, Charles założył Newcastle and District Electric Lighting Co., która stała się pierwszą firmą elektryczną, która całkowicie opierała się na turbinach parowych. To nie byłby ostatni.

w ciągu swojego życia widział, że energia elektryczna wytwarzana przez turbiny stała się przystępna cenowo i łatwo dostępna dla dużej populacji. Nawet dzisiaj większość produkcji energii elektrycznej opiera się na turbinach parowych.

gdy Charles uzyskał prawa patentowe do swojego wynalazku, postanowił ulepszyć turbogenerator parowy, czyniąc go bardziej wydajnym i kompaktowym. Założył Marine Steam Turbine Co., która wybudowała Turbinię w 1894 roku. Charles spędził kilka lat na udoskonalaniu mechaniki, zanim okręt pojawił się na diamentowym jubileuszu. W 1905 roku, zaledwie osiem lat po publicznym debiucie “Turbinii”, brytyjska Admiralicja zdecydowała, że wszystkie przyszłe okręty Royal Navy powinny być napędzane turbinami. W ślad za tym poszła prywatna żegluga handlowa.

Charles Parsons nigdy nie przestał projektować ani wprowadzać innowacji, próbując swoich sił w wielu innych przedsięwzięciach. Nie wszyscy byli zwycięzcami. Na przykład, spędził 25 lat próbując wytworzyć sztuczne diamenty, zanim ostatecznie przyznał się do porażki. Bardziej lukratywna była produkcja szkła optycznego do teleskopów i reflektorów. W końcu zdobył ponad 300 patentów, otrzymał tytuł szlachecki i został odznaczony Orderem Zasługi.

ale Karol nie był jedynym inżynierem w swoim bardzo utalentowanym domu.

kiedy po raz pierwszy zaczęłam myśleć o rubryce w tym miesiącu, chciałam uczcić stulecie założenia Women ‘ s Engineering Society (WES), jednej z najstarszych organizacji zajmujących się rozwojem kobiet w inżynierii. Szukałem odpowiedniego obiektu muzealnego, który zaszczyciłby kobiety-inżynierów. To okazało się trudniejsze, niż się spodziewałem. Chociaż WES posiada obszerne archiwa w Institution of Engineering and Technology, w tym całkowicie zdigitalizowane czasopismo “The Woman Engineer”, nie ma wiele na drodze trójwymiarowych artefaktów. Była na przykład fantazyjna misa różana, która została zamówiona na 50-lecie Towarzystwa. Ale wydawało się nie do końca słuszne reprezentowanie kobiet inżynierów z czysto dekoracyjnym przedmiotem.

następnie zwróciłem uwagę na założycieli WES, w tym żonę Charlesa Parsonsa, Katharine, i córkę, Rachel. Chociaż Charles był płodnym wynalazcą, ani Katharine, ani Rachel niczego nie wymyślili, więc nie było z nimi oczywistego obiektu muzealnego. Ale wynalazki nie są jedynym sposobem na bycie pionierskim inżynierem.

po tym, co musiało być wspaniałym dzieciństwem otwartych poszukiwań i poszukiwań naukowych, Rachel poszła w ślady ojca do Cambridge. Była jedną z pierwszych kobiet, które studiowały tam nauki mechaniczne. W tym czasie Uniwersytet zabronił kobietom otrzymywania Dyplomu.

kiedy wybuchła I wojna światowa i brat Rachel zaciągnął się do wojska, przejęła jego stanowisko dyrektora w zarządzie Heaton Works. Dołączyła również do Wydziału Szkolenia Ministerstwa amunicji i była odpowiedzialna za instruowanie tysięcy kobiet w zadaniach mechanicznych.

jak opisano w nadchodzącej książce Henrietty Heald ‘ s Magnificent Women and their Revolutionary Machines (która zostanie opublikowana w lutym 2020 roku przez crowdfundingowego wydawcę Unbound), wojna przyniosła znaczące zmiany demograficzne w brytyjskiej sile roboczej. Ponad 2 miliony kobiet pracowało poza domem, a fabryki rozrosły się, aby zwiększyć zapasy wojenne wszelkiego rodzaju. Spośród nich ponad 800 000 weszło do branży inżynieryjnej.

ten wzrost zatrudnienia kobiet zbiegł się ze zmianą nastrojów krajowych w kierunku głosowania kobiet. Kobiety walczyły o prawo do głosowania przez dziesięciolecia, a ostatecznie osiągnęły częściowy sukces w 1918 roku, kiedy kobiety powyżej 30 roku życia, które spełniły określone wymogi majątkowe i edukacyjne, mogły głosować. Dopiero kolejna dekada upłynęła, zanim kobiety miały takie same prawa głosu jak mężczyźni.

ale te polityczne i zawodowe zwycięstwa kobiet były budowane na chwiejnym gruncie. Uchwalenie ustawy o dyskwalifikacji (usunięciu) z 1919 r.sprawiło, że dyskryminacja kobiet w miejscu pracy stała się nielegalna. Uchwalona w tym samym roku Ustawa o przywróceniu praktyk przedwojennych wymagała jednak, aby kobiety zrezygnowały z pracy na rzecz powracających żołnierzy, chyba że przypadkiem pracowały w firmach, które przed wojną zatrudniały kobiety w tej samej roli.

te sprzeczne prawa wynikały z negocjacji między premierem Davidem Lloydem George ‘ em a brytyjskimi związkami zawodowymi. Związki zawodowe energicznie sprzeciwiały się zatrudnianiu kobiet podczas wojny, ale rząd potrzebował kobiet do pracy. I tak powstało porozumienie skarbowe z 1915 roku, które przewidywało, że wykwalifikowana praca może być podzielona i zautomatyzowana, pozwalając kobietom i niewykwalifikowanym mężczyznom na ich przejęcie. Zgodnie z tymi Warunkami związki zgadzają się na “rozrzedzenie” wykwalifikowanej siły roboczej mężczyzn.

i tak, chociaż koniec wojny przyniósł otwory dla kobiet w niektórych zawodach, dziesiątki tysięcy kobiet w inżynierii nagle znalazły się bez pracy.

kobiety z Parsonów walczyły, wykorzystując swoją pozycję społeczną, aby bronić kobiet-inżynierów. 23 czerwca 1919 roku Katharine i Rachel Parsons, wraz z kilkoma innymi wybitnymi kobietami, założyły Women ‘ s Engineering Society, aby oprzeć się rezygnacji z pracy w czasie wojny mężczyznom i promować inżynierię jako satysfakcjonujący zawód dla obu płci.

dwa tygodnie później Katharine wygłosiła porywające przemówienie” Women ‘s Work in Engineering and Shipbuilders during the War” na spotkaniu North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders. “Kobiety są w stanie pracować przy prawie każdej znanej operacji w inżynierii, od najbardziej wykwalifikowanych prac precyzyjnych, mierzonych przez mikrometr, po trudniejsze prace”, ogłosiła. “Wyliczenie wszystkich odmian pracy pomiędzy tymi dwoma skrajnościami oznaczałoby stworzenie katalogu każdego procesu w inżynierii.”Co ważne, Katharine wspomniała nie tylko o osłabionych umiejętnościach pracowników fabryki, ale także o pracy intelektualnej i projektowej kobiet-inżynierów.

podobnie jak sama Rachel, kilka miesięcy później napisała artykuł Dla National Review, w którym umieściła WES jako głos dla kobiet-inżynierów:

kobiety muszą się zorganizować; jest to jedyna Królewska droga do zwycięstwa w świecie przemysłowym. Kobiety zdobyły swoją niezależność polityczną; teraz jest dla nich czas na osiągnięcie wolności gospodarczej. Nie ma sensu cierpliwie czekać, aż otworzą się zamknięte drzwi wykwalifikowanych związków zawodowych. Znacznie lepiej jest stworzyć silny sojusz, który, uzbrojony jak będzie w głosowaniu parlamentarnym, może mieć równie silny wpływ na ochronę interesów kobiet-inżynierów, jak związki męskie w poprawie losów swoich członków.

w następnym roku Rachel była jedną z założycielek kobiecej firmy inżynierskiej Atalanta, której udziałowcem była jej matka. Firma specjalizowała się w drobnych pracach maszynowych, podobnych do tych, które Rachel nadzorowała w firmie ojca. Chociaż firma dobrowolnie zamknęła się po ośmiu latach, nazwa żyła jako producent małych narzędzi ręcznych i osprzętu domowego.

WES ma znacznie dłuższą historię. W pierwszym roku działalności rozpoczęła wydawanie “Women Engineer”, które do dziś wychodzi kwartalnie. W 1923 roku WES zaczął organizować doroczną konferencję, która została odwołana tylko dwa razy, oba razy z powodu wojny. W ciągu swoich 100 lat organizacja działała na rzecz zabezpieczenia praw pracowniczych dla kobiet od poziomu produkcyjnego po kierownictwo, zagwarantowania dostępu do formalnej edukacji, a nawet zachęcała do stosowania nowych technologii konsumenckich, takich jak urządzenia elektryczne w domu.

pierwsi członkowie WES pochodzili z wielu różnych gałęzi inżynierii. Dorothée Pullinger prowadziła fabrykę w Szkocji, która produkowała Galloway, samochód w całości zaprojektowany i zbudowany przez kobiety dla kobiet. Amy Johnson była światowej sławy pilotem, który zdobył również licencję inżyniera naziemnego. Jeanie Dicks, pierwsza kobieta członkini Stowarzyszenia wykonawców elektrycznych, wygrała kontrakt na elektryfikację katedry w Winchester.

dzisiaj WES kontynuuje swoją misję wspierania kobiet w dążeniu do kariery inżynierskiej, naukowej i technicznej. Jego strona internetowa składa podziękowania i podziękowania wczesnym sojusznikom mężczyzn, w tym Charlesowi Parsonsowi, który wspierał kobiety-inżynierów. Charles może zasłużył na swoje miejsce w historii dzięki swoim licznym wynalazkom, ale jeśli natkniesz się na jego turbinę w Muzeum Nauki, pamiętaj, że jego żona i córka również zasłużyły na swoje miejsca.

skrócona wersja tego artykułu pojawia się w wydaniu drukowanym z czerwca 2019 roku jako “As the Turbine Turns.”

część ciągłej serii przeglądającej fotografie historycznych artefaktów, które obejmują nieograniczony potencjał technologii.

ten artykuł został poprawiony 28 czerwca 2019 w celu wyjaśnienia Dziedzictwa Charlesa Parsonsa.

o autorze

Allison Marsh jest profesorem historii na Uniwersytecie Karoliny Południowej i współrektorem Uniwersytetu Ann Johnson Institute for Science, Technology & Society.