Denna Brittiska familj förändrade Ingenjörsförloppet
Charles Parsons uppfann den moderna ångturbinen, men hans fru och dotter byggde något lika bestående
den Anglo-irländska ingenjören Charles Parsons visste hur man gjorde ett stänk. För att hedra drottning Victorias diamantjubileum, den brittiska kungliga flottan höll en parad av fartyg den 26 juni 1897 för amiralitetets herrar, utländska ambassadörer och andra dignitarier. Parsons var inte inbjuden, men han bestämde sig för att gå med i paraden ändå. Tre år tidigare hade han introducerat en kraftfull turbingenerator—betraktad som den första moderna ångturbinen—och han byggde sedan SY Turbinia för att visa motorns kraft.
anländer till marinparaden lyfte Parsons en röd vimpel och bröt sedan igenom marinens omkrets av patrullbåtar. Med en toppfart på nästan 34 knop (60 kilometer i timmen) var Turbinia snabbare än något annat fartyg och kunde inte fångas. Parsons hade gjort sin poäng. Royal Navy beställde sitt första turbindrivna fartyg året därpå.
ombord på Turbinia den dagen var Parsons 12-åriga dotter, Rachel, vars omfattande intressen inom vetenskap och teknik Parsons och hans fru uppmuntrade. Från en ung ålder, Rachel Parsons och hennes bror, Algernon, tinkered i sin fars hemverkstad, precis som Charles hade gjort när han växte upp. Verkligen, Parsons släktträd visar generation efter generation av teknisk nyfikenhet från både män och kvinnor, var och en gjorde sitt märke på fältet.
Charles växte upp på Birr Castle, i County Offaly, Irland. Hans far, William, som blev 3: e Earl of Rosse 1841, var en matematiker med intresse för astronomi. Forskare och uppfinnare, inklusive Charles Babbage, reste till Birr Castle för att se Leviathan of Parsonstown, ett 1,8 meter (72 tum) reflekterande teleskop som William byggde under 1840-talet. Hans fru, Mary, en skicklig smed, smidda järnarbetet för teleskopets rör.
William dabbled i fotografering och försökte utan framgång fotografera stjärnorna. Mary var den verkliga fotografi talang. Hennes detaljerade bilder av det berömda teleskopet vann Fotografiska samhället i Irlands första silvermedalj.
Charles och hans syskon åtnjöt en traditionell utbildning av privata handledare. De hade också fördelen av en praktisk utbildning och experimenterade med Earls många ångdrivna maskiner, inklusive en ångdriven vagn. De arbetade på Leviatans justeringsapparat och i sin mors mörka rum.
efter att ha studerat matematik vid Trinity College, Dublin och St. John ‘ s College, Cambridge, Charles lärling vid Elswick Works, ett stort tillverkningskomplex som drivs av ingenjörsföretaget W. G. Armstrong i Newcastle upon Tyne, England. Det var ovanligt för någon av hans sociala klass att lärling, och han betalade 500 för möjligheten (cirka 60 000 US-dollar idag), i hopp om att senare få en ledningsposition.
under sin tid på verken förfinade Charles några motordesigner som han hade skissat ut i Cambridge. Den fram-och återgående, eller kolven, ångmotorn hade då funnits i mer än 100 år, i sig en förbättring av Thomas Newcomens tidigare men ineffektiva atmosfäriska ångmotor. Från och med 1760-talet gjorde James Watt och Matthew Boulton förbättringar som inkluderade att lägga till en separat kondensor för att eliminera värmeförlusten när vatten injicerades i cylindern. Vattnet skapade ett vakuum och drog kolven i en stroke. En senare förbättring var den dubbelverkande motorn, där kolven både kunde trycka och dra. Kolvångmotorer var fortfarande höga, smutsiga och benägna att explodera, och Charles såg utrymme för förbättringar.
hans ursprungliga design var för en fyrcylindrig epicykloidmotor, där cylindrarna såväl som vevaxeln roterades. En fördel med denna ovanliga konfiguration var att den kunde fungera i hög hastighet med begränsad vibration. Charles utformade den för att direkt driva en dynamo för att undvika anslutningsbälten eller remskivor. Han ansökte om ett brittiskt patent 1877 vid 23 års ålder.
Charles erbjöd designen till sin arbetsgivare, som avböjde, men Kitson och Co., en lokomotivtillverkare i Leeds, var intresserad. Charles bror Richard Clere Parsons var partner på Kitson och övertalade honom att gå med i företaget, som så småningom producerade 40 av motorerna. Charles tillbringade två år där och arbetade mest med raketdrivna torpeder som visade sig misslyckas.
mer framgångsrik var hans uppvaktning av Katharine Bethell, dotter till en framstående Yorkshire-familj. Charles sägs ha imponerat Katharine med sin skicklighet i handarbete, och de gifte sig 1883.
1884 blev Charles juniorpartner och chef för den elektriska sektionen vid Clarke, Chapman och Co., en tillverkare av marin utrustning i Newcastle upon Tyne. Han utvecklade en ny turbinmotor, som han använde för att driva en elektrisk generator, också av sin egen design. Turbingeneratorn var 1,73 meter lång, 0,4 meter bred och 0,8 meter hög och vägde ett metriskt ton.
Charles Parsons motor anses ofta vara den första moderna turbinen. Istället för att använda ånga för att flytta kolvar, använde den ånga för att vrida propellerliknande blad och omvandla termisk energi till rotationsenergi. Parsons ursprungliga design var ineffektiv, körde vid 18 000 rpm och producerade 7,5 kilowatt—om kraften hos en liten hushålls reservgenerator idag. Han gjorde snabba stegvisa förbättringar, som att ändra formen på bladen, och han hade snart en motor med en effekt på 50 000 kW, vilket skulle räcka för att driva upp till 50 000 hem idag.
1889 grundade Charles C. A. Parsons och Co., i Heaton, en förort till Newcastle, med målet att tillverka sin turbogenerator. Det enda problemet var att Clarke, Chapman fortfarande hade patenträttigheterna. Medan patentfrågorna fick redas ut, Charles grundade Newcastle och District Electric Lighting Co., som blev det första elföretaget som helt och hållet förlitar sig på ångturbiner. Det skulle inte vara det sista.
under sin livstid såg han turbingenererad El bli överkomlig och lättillgänglig för en stor befolkning. Till och med idag är de flesta elproduktioner beroende av ångturbiner.
när Charles hade säkrat patenträttigheterna till sin uppfinning började han förbättra ångturbogeneratorn, vilket gjorde den mer effektiv och mer kompakt. Han grundade Marine Steam Turbine Co., som byggde Turbinia 1894. Charles tillbringade flera år på att förfina mekaniken innan fartyget gjorde sitt sensationella offentliga utseende på Diamond Jubilee. 1905, bara åtta år efter Turbinias offentliga debut, beslutade det brittiska amiralitetet att alla framtida Royal Navy-fartyg skulle vara turbindrivna. Den privata kommersiella sjöfartsindustrin följde efter.
Charles Parsons slutade aldrig att designa eller förnya sig och försökte sin hand på många andra satsningar. Inte alla var vinnare. Till exempel spenderade han 25 år på att försöka tillverka konstgjorda diamanter innan han äntligen erkände nederlag. Mer lukrativ var tillverkningen av optiskt glas för teleskop och strålkastare. Till slut tjänade han över 300 patent, fick en riddare och tilldelades Order of Merit.
men Charles var inte den enda ingenjören i sitt mycket begåvade hushåll.
när jag först började tänka på månadens kolumn ville jag markera hundraårsdagen av grundandet av Women ‘ s Engineering Society (WES), en av de äldsta organisationerna som är dedikerade till kvinnors framsteg inom teknik. Jag sökte efter ett lämpligt museumsobjekt som hedrade kvinnliga ingenjörer. Det visade sig vara svårare än jag förväntade mig. Även om WES upprätthåller omfattande arkiv vid Institutionen för teknik och teknik, inklusive en fullständig digitaliserad körning av sin tidskrift, The Woman Engineer, har den inte mycket i vägen för tredimensionella artefakter. Det fanns till exempel en snygg rose bowl som beställdes för föreningens 50-årsjubileum. Men det verkade inte riktigt rätt att representera kvinnliga ingenjörer med ett rent dekorativt föremål.
jag vände sedan min uppmärksamhet till grundarna av WES, som inkluderade Charles Parsons fru, Katharine och dotter, Rachel. Även om Charles var en produktiv uppfinnare, varken Katharine eller Rachel uppfann något, så det fanns inget uppenbart museumsobjekt kopplat till dem. Men uppfinningar är inte det enda sättet att vara en banbrytande ingenjör.
efter vad som måste ha varit en underbar barndom med öppen utredning och vetenskaplig utforskning följde Rachel i sin fars fotspår till Cambridge. Hon var en av de första kvinnorna som studerade mekaniska vetenskaper där. Just då, fastän, universitetet hindrade kvinnor från att ta examen.
när första världskriget bröt ut och Rachels bror tog värvning, tog hon över sin position som direktör i styrelsen för Heaton Works. Hon gick också med i utbildningsavdelningen vid ministeriet för ammunition och var ansvarig för att instruera tusentals kvinnor i mekaniska uppgifter.
som beskrivs i Henrietta Healds kommande bok Magnificent Women and their Revolutionary Machines (som publiceras i februari 2020 av crowdfunding publisher Unbound), kriget medförde betydande demografiska förändringar i den brittiska arbetskraften. Mer än 2 miljoner kvinnor gick till jobbet utanför hemmet, som fabriker ramlade upp för att öka krigsleveranser av alla slag. Av dessa gick mer än 800 000 in i ingenjörsbranschen.
denna uppgång i kvinnlig anställning sammanföll med en förändring i nationell känsla mot kvinnors rösträtt. Kvinnor hade kämpat för rösträtten i årtionden, och de uppnådde äntligen en delvis framgång 1918, då kvinnor över 30 år som uppfyllde vissa egendoms-och utbildningskrav fick rösta. Det tog ytterligare ett decennium innan kvinnor hade samma rösträtt som män.
men dessa politiska och arbetsplatsvinster för kvinnor byggdes på skakig mark. Genomgången av Sexdiskvalification (Removal) Act från 1919 gjorde det olagligt att diskriminera kvinnor på arbetsplatsen. Men Restoration of Pre-War Practices Act, som antogs samma år, krävde att kvinnor skulle ge upp sina jobb till återvändande militärer, såvida de inte råkade arbeta för företag som hade anställt kvinnor i samma roll före kriget.
dessa motstridiga lagar härstammar båda från förhandlingar mellan premiärminister David Lloyd George och brittiska fackföreningar. Fackföreningarna hade kraftigt invänt mot att anställa kvinnor under kriget, men regeringen behövde kvinnorna att arbeta. Och så kom det upp med Treasury-avtalet från 1915, som föreskrev att kvalificerat arbete kunde delas upp och automatiseras, så att kvinnor och okvalificerade män kunde ta dem på. Enligt dessa villkor accepterade fackföreningarna “utspädning” av den skickliga manliga arbetskraften.
och så, även om krigets slut gav öppningar för kvinnor i vissa yrken, befann sig tiotusentals kvinnor inom teknik plötsligt utan arbete.
Parsons-kvinnorna kämpade tillbaka och använde sin sociala ställning för att förespråka på kvinnliga ingenjörers vägnar. Den 23 juni 1919, Katharine och Rachel Parsons, tillsammans med flera andra framstående kvinnor, grundade Women ‘ s Engineering Society för att motstå att avstå från krigstidsjobb till män och att främja teknik som ett givande yrke för båda könen.
två veckor senare gav Katharine ett väckande tal, “Women’ s Work in Engineering and Shipbuilding under kriget” vid ett möte i North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders. “Kvinnor kan arbeta med nästan alla kända operationer inom teknik, från det mest skickliga precisionsarbetet, mätt till mikrometer, ner till den hårdare typen av arbetande jobb”, proklamerade hon. “Att räkna upp alla sorter av arbete som ingriper mellan dessa två ytterligheter skulle vara att göra en katalog över varje process inom teknik.”Det är viktigt att Katharine nämnde inte bara fabriksarbetarnas utspädda färdigheter utan också kvinnliga ingenjörers intellektuella och designarbete.
precis som passionerad skrev Rachel en artikel för National Review flera månader senare som placerade WES som en röst för kvinnliga ingenjörer:
kvinnor måste organisera; detta är den enda kungliga vägen till seger i industrivärlden. Kvinnor har vunnit sin politiska självständighet; nu är det dags för dem att uppnå sin ekonomiska frihet också. Det är meningslöst att tålmodigt vänta på att de fackliga fackföreningarnas stängda dörrar ska öppnas. Det är bättre långt att bilda en stark allians, som, beväpnad som den kommer att vara med parlamentets omröstning, kan vara lika kraftfullt inflytande för att skydda kvinnors ingenjörers intressen som mäns fackföreningar har varit för att förbättra sina medlemmars parti.
året därpå var Rachel en av grundarna till ett helt kvinnligt ingenjörsföretag, Atalanta, där hennes mor var aktieägare. Företaget specialiserade sig på små maskiner, liknande det arbete som Rachel hade övervakat hos sin fars firma. Även om verksamheten frivilligt slutare efter åtta år, namnet levde på som en tillverkare av små handverktyg och hushåll fixturer.
WES har haft en mycket längre historia. Under sitt första år började det publicera the Women Engineer, som fortfarande kommer ut kvartalsvis. År 1923 började WES hålla en årlig konferens, som bara har avbrutits två gånger, båda gångerna på grund av krig. Under sina 100 år arbetade organisationen för att säkra anställningsrättigheter för kvinnor från verkstadsgolvet till ledningen, garantera tillgång till formell utbildning och till och med uppmuntrade användningen av ny konsumentteknik, såsom elektriska apparater i hemmet.
tidiga medlemmar av WES kom från många olika grenar av teknik. Doroth jacobe Pullinger drev en fabrik i Skottland som producerade Galloway, en bil som helt designades och byggdes av kvinnor för kvinnor. Amy Johnson var en världsberömd pilot som också fick en markingenjörs licens. Jeanie Dicks, den första kvinnliga medlemmen i Electrical Contractors Association, vann kontraktet för elektrifiering av Winchester Cathedral.
idag fortsätter WES sitt uppdrag att stödja kvinnor i strävan efter tekniska, vetenskapliga och tekniska karriärer. Dess Webbplats ger tack och kredit till tidiga manliga allierade, inklusive Charles Parsons, som stödde kvinnliga ingenjörer. Charles kan ha förtjänat sin plats i historien på grund av sina många uppfinningar, men om du stöter på hans turbin på Science Museum, kom ihåg att hans fru och dotter också tjänade sina platser.
en förkortad version av den här artikeln visas i juni 2019-utgåvan som “när turbinen vänder.”
del av en kontinuerlig serie som tittar på fotografier av historiska artefakter som omfamnar teknikens gränslösa potential.
denna artikel korrigerades den 28 juni 2019 för att klargöra Charles Parsons arv.
om författaren
Allison Marsh är docent i historia vid University of South Carolina och meddirektör för universitetets Ann Johnson Institute for Science, Technology & samhälle.
