Uitvinders en innovaties langs de Tyne

Stoomlocomotief van Richard Trevithick uit 1805.

Rond het midden van de 19de eeuw was het gebied rond Newcastle een van de belangrijkste centra voor zware industrie in Groot Brittanië. De enorme vraag naar steenkool leidde tot een grote behoefte aan betere transportmiddelen. De eerste die met een locomotief experimenteerde was Richard Trevithick in 1805. Zijn locomotief was te zwaar voor de bestaande railsystemen.

In 1812 bouwden Murray en Blenkinsop een locomotief die zich voortbewoog met behulp van een tandrad. Andere types locomotieven werden gebouwd door William Chapman, William Hedley en Thimothy Hackworth. George Stephenson was een mijnbouwmonteur die zijn kennis in de praktijk had opgedaan. Bijna alle monteurs en ingenieurs uit die tijd hadden hun kennis in de praktijk opgedaan. Soms aangevuld met wat theoretische en wiskundige kennis van een avondschool. Stephenson was buitengewoon kundig en genoot het vertrouwen van vele mijneigenaars. In 1814 bouwde hij zijn eerste locomotief, de Blucher, genoemd naar een van tegenstanders van Napoleon. In 1825 wist hij de eigenaars van de nieuw aan te leggen Stockton en Darlington spoorweg te overtuigen om voor deze lijn uitsluitend van stoomtractie gebruikt te maken. Dit werd de eerste spoorweg in moderne zin. George Stephenson zou daarna nog een groot aantal spoorwegen aanleggen. Later vooral samen met zijn zoon Robert.
William George Armstrong werd in 1810 in Newcastle geboren. Zijn vader was graanhandelaar en een notabel in de grotendeels nog Middeleeuwse stad Newcastle. Na een gedegen schoolopleiding trad in dienst bij een vriend van zijn vader om opgeleid te worden tot advocaat. Als kind ging hij vaak kijken in een mechanische werkplaats. Na zijn opleiding tot advocaat trouwde hij met de dochter van de eigenaar van de werkplaats. In 1845 was hij een van de oprichters van een waterleidingsmaatschappij. Hij begon te experimenteren met de waterdruk in het waterleiding systeem en slaagde erin daarmee elektriciteit op te wekken. Hij wilde graag een kraan laten werken op waterdruk. Dat lukte met zuigers die werkten op waterdruk uit de waterleiding. Op eigen kosten liet hij een stadskraan van Newcastle verbouwen tot een waterdrukkraan. Het bleek een groot succes.

De Panther, een oorlogsschip voor de Marine van Oostenrijk-Hongarije staat op het punt om te water te worden gelaten op de nieuwe marinewerf in Elswick.

Portret van W.G. Armstrong met op de achtergrond de Elswick works.

In 1847 legde hij zijn functie van advocaat neer en richtte met enige andere zakenmensen de Newcastle kraanbouw maatschappij op. De vraag was zo groot dat hij een eigen kranenfabriek ten westen van Newcastle bouwde: de Elswick works. De hydraulische aandrijving bleek ook geschikt voor sluisdeuren, pakhuisliften, draaischijven voor locomotieven, kaapstanders, steenkoolverladingsinstallaties (Kolentips) enzovoort. Om voldoende druk in het hydraulische systeem te houden ontwikkelde hij in 1851 de wateraccumulator; een grote cilinder waar door druk op de zuiger een constante druk in het systeem werd gehouden. Hydraulische systemen zijn niet meer weg te denken uit onze maatschappij. Van de bediening van autoremmen tot de Oosterschelde stormvloedkering wordt gebruikt gemaakt van hydraulische systemen. Echter niet meer met water maar olie als drukoverbrengende vloeistof. Armstrong werd door de hydraulische producten een rijke en geziene zakenman.

De Krimoorlog, die in Engeland veel politieke en maatschappelijke ophef veroorzaakte (Florence Nightingale! ), zette hem aan het denken over het door het Engelse leger gebruikte geschut. Dat geschut was in 300 jaar weinig veranderd. Het was eigenlijk alleen steeds groter en daardoor steeds onhandelbaarder geworden. Het waren nog allemaal voorladers. Armstrong ontwierp een achterlader met een loop die bestond uit gelaste smeedijzeren cilinders rond een stalen kern. Verder was de kern spiraalvormig gegroefd. Dat laatste was al eerder in geweren gedaan maar nog niet in geschut. Er werd ook niet met ronde kogels geschoten maar met holle granaten. Vergeleken met het bestaande standaard geschut was het nieuwe wapen zeven keer nauwkeuriger en schoot 5 x verder. In 1858 werd dit het standaard geschut van het Engelse leger. Hij gaf zijn patenten aan de Engelse staat, beloofde het wapen niet aan het buitenland te leveren en werd in de adelstand verheven.

De concurrentie liet het hier niet bij zitten. En een heftige politieke en juridische strijd volgde. Uiteindelijk besloot de Engelse staat alle kanonnen in de eigen kanonnenfabriek in Woolwich te maken. Dit was toch wat te veel voor de vaderlandsliefde van Armstrong en hij besloot de buitenlandse markt te gaan verkennen. Dat werd een groot succes. In de Amerikaanse burgeroorlog maakte beide partijen gebruik van kanonnen van Armstrong. Het bedrijf kreeg ook een licentie om het eerste automatische wapen, de Gatling gun te gaan maken.

Het volgende probleem dat hij wilde oplossen was dat van het de bewapening van oorlogsschepen. Aanvankelijk had hij een contract met de scheepswerf van Michell, stroomafwaarts aan de Tyne, die de rompen bouwde voor de oorlogsschepen. Later bouwde hij hellingen bij de Elswick kanonnenfabriek om oorlogsschepen te bouwen. Er werden veel buitenlandse oorlogsschepen gebouwd. In 1882 bouwde hij een snelle kruiser met 16 achterladers. Dit werd de Japanse Idzumi. Een groot deel van de Japanse 19de eeuwse vloot die later de Russische marine zou verslaan in de zeeslag van Tsushima, werd door Armstrong gebouwd. De scheepskanonnen stonden niet meer op houten rolpaarden maar op draaibare plateaus aangedreven door hydraulische systemen. In 1887 bouwde Armstrong het slagschip Engelse Victoria.

De scheepswerf van Mitchell werd onderdeel van het concern van Armstrong en in 1897 kocht hij zijn aartsrivaal, het geschutbedrijf Whitworth in Manchester, op. Het bedrijf heette voortaan Sir W.G. Armstrong, Withworth and company limited. Het Elswick complex bestond uit een kranenfabriek, een machinefabriek, een kanonnenfabriek een scheepswerf, en vanaf 1884 een hoogovencomplex. Aan het einde van de 19de eeuw werkte er 25000 man. In 1887 werd Armstrong Lord Armstrong, baron of Cragside. Cragside was zijn immense landhuis waar hij experimenteerde met hydraulische machines en elektriciteit. Het landhuis was een van de eerste huizen met verlichting door een elektrische lamp van Joseph Swan.

Joseph Swan (1828-1914)

Swan was een vriend van Armstrong en maakte in 1878, een jaar voor Thomas Alva Edison de eerste elektrische lamp. Cragside is nu in het bezit van de Engelse National Trust.

In 1881 werd Armstrong partner in de lampenfabriek van Swan in Gateshead. In zijn latere jaren kocht hij ook nog de ruïne van het grote middeleeuwse Bamburgh kasteel dat hij wilde gaan restaureren. Hij stierf in 1900. Het kasteel Bamburgh is nog in het bezit van zijn nazaten. Bij het kasteel is een museum gewijd aan Armstrong met zijn eerste hydraulische machines en kanonnen. De draaibrug in Newcastle uit 1876 and Tower bridge in Londen zijn monumenten van techniek die het belang van Armstrong tonen. Van het grote Elswick fabriekscomplex is niets meer terug te vinden. In tegenstelling tot Krupp wordt Armstrong niet herinnerd als kanonnenkoning maar als een innovator. Maar hij past zeker in het rijtje wapenkoningen en wapenhandelaren Schneider, Krupp, Bethlehem Steel, Vickers, Withworth, Skoda, FN.

Charles Algernon Parsons was een van de zes zonen van de Earl (Graaf) van Rosse. Deze derde graaf van Rosse was van Ierse adel en bezat een landhuis in Parsonstown in Ierland. Hij was een bekend astronoom die zelf een grote telescoop had gebouwd. In zijn landhuis had hij ook een werkplaats en een smederij. Deze zaken waren heel ongebruikelijk voor Engelse of Ierse adel. De graaf stuurde zijn kinderen niet naar school maar had een wetenschapper als privé leraar aangesteld. De familie besteedde ook veel tijd en geld aan watersport. Zo bezat men enige zeegaande jachten. Met één ervan heeft Charles in zijn jeugd ook Nederland bezocht. Als jongen bouwde Charles Parsons in de werkplaats van zijn vader al een dieptemeter. Hij werd op zijn 17de toegelaten tot de Universiteit van Dublin en op zijn 19de tot die van Cambridge. Omdat er daar geen mogelijkheid bestond om in de techniek af te studeren, behaalde hij een graad in wiskunde.
Na zijn studie ging hij werken in de Elswick fabrieken van Armstrong. Voor een plaats als leerling moest hij 500 Engelse ponden per jaar betalen. Het was wat we nu een management trainee functie zouden noemen. In Cambridge experimenteerde hij al met een z.g.n. eliptoide machine. Bij Armstrong mocht hij er verder mee experimenteren. Daar koppelde hij deze aan een dynamo. Armstrong wilde er niet aan om deze in productie te nemen. Andere bedrijven bouwden wel van deze machines. Na vier jaar vertrok hij bij Armstrong om bij machinefabriek Kitson in Leeds te gaan werken aan torpedo's die door raketten aangedreven moesten worden.

In Leeds ontmoete hij zijn toekomstige echtgenote die hem o.a. leerde borduren en waar hij, naar het schijnt, ook bedreven in was. Dat geeft weer een heel ander beeld van hem. Na hun huwelijksreis naar de Verenigde Staten werd hij in 1884 partner in de firma Clarke, Chapman and Co. in Gateshead die scheepsbenodigdheden maakte. Hij werd hoofd van de afdeling elektrische apparaten. Hier werkte hij zijn ideeën voor een stoomturbine voor de aandrijving van een dynamo uit. In 1884 kreeg hij hiervoor een patent.
De firma ging turbo-generators voor de elektrische verlichting van schepen maken. Al snel werden ze ook gebruikt in elektrische centrales. In 1889 stichtte hij zijn eigen bedrijf C.A. Parsons and Co. in Heaton bij Newcastle. Omdat zijn patent aan de oude firma behoorde moest hij een nieuwe turbine ontwerpen. Die werd de radial flow turbine. Die was minder efficiënt dan zijn originele axial flow turbine. In 1894 kon hij zijn oorspronkelijke patent terugkopen.
Vanaf 1893 begon hij te experimenteren met turbineaandrijving voor schepen. Hij stichtte de Marine Steam Turbine Company. Hij deed eerst onderzoek met modellen in een vijver en besloot daarna een schip te bouwen om zijn ideeën te testen. Dit werd de Turbinia. Een buitengewoon rank schip dat in 1894 te water werd gelaten. Het schip werd gemaakt van heel speciaal dun plaatstaal. Ook dit was volkomen nieuw. Hij heeft hiervoor waarschijnlijk hulp gehad van ervaren scheepsbouwers uit de buurt. De chef van het bouwbureau van de Engelse marine kwam verschillende keren op bezoek. De Engelse marine had grote belangstelling voor de ontwikkeling van de scheepsturbine. De eerste proeven bleken een grote mislukking. Het probleem bleek in de schroef te zitten waar cavitatie optrad. Cavitatie is het verschijnsel dat er luchtbelletjes om de schroef ontstaan zodat de effectiviteit afneemt.

Hij probeerde in een primitieve testtank allerlei oplossingen. Uiteindelijke dreven drie axial flow turbines negen schroeven aan. Hiermee haalde de Turbinia een snelheid van 30 knopen. De buitenwereld zag de Turbinia vooral als een excentriek jacht. De kapitein van het scheepje was Cristopher J. Leyland, oud marine officier en nu directeur van de Marine Steam Turbine Company. Tijdens de testvaart werd de schoorsteen zo heet dat hij na elke tocht opnieuw geschilderd moest worden. De maximale snelheid die men wist te behalen was 34,5 knopen.

Een schilderij waarop de Turbinia tussen de ten anker liggende Engelse oorlogsschepen jaagt.

De Turbinia in het Discovery Museum in Newcastle-upon-Tyne.

Om de Engelse Marine te overtuigen van de superioriteit van de scheepsturbine bedacht Parsons een publiciteitsstunt. Op 26 juni 1897 was de grote vlootschouw ter ere van het vijftig jarige regeringsjubileum van Koning Victoria. Op de rede van Spithead tussen het eiland Wright en de marinebasis Portsmouth lagen 150 Britse oorlogsschepen in rijen van vier. Daar tussen voer een optocht van Koninklijke jachten en passagiersschepen met hoogwaardigheidsbekleders en politici. Parsons joeg hier met de Turbinia doorheen. Hij werd achtervolgd door de Engelse marine die hem weg wilde jagen. Maar de snelste patrouilleboot van de marine kon haar niet inhalen.

De stunt had goed gewerkt want de Engelse marine ging aan het experimenteren met turbine voorstuwing. In 1899 werden de eerste twee torpedoboten met turbines uitgerust en in 1906 werd het nieuwe slagschip Dreadnought met turbines uitgerust. De Duitsers volgden in 1910 met de slagkruiser Von der Tann. In 1901 volgde het eerste koopvaardijschip met turbines, de excursie stoomboot King Edward. Het hoogtepunt kwam in 1907 toen de Lusitania en Mauretania van de Cunard Line met turbinevoortstuwing in de vaart kwamen. De Mauretania zou 20 jaar de Blauwe Wimpel houden voor de snelste overtocht over de Atlantische Oceaan. Parsons begon nu te experimenteren met turbines die via een reductiekast de schroeven aandreven. Zijn bedrijf kocht in 1909 een vrachtschip, de Vespasian, en installeerde hierin een turbine met reductiekast. Dit bleek een groot succes wat betreft het brandstof gebruik. De directe aandrijving van de scheepsschroeven door turbines zou hierna geleidelijk verdwijnen.

In 1926 werd de Turbinia op de kant gezet bij de Parsons Marine Steam Turbine Co LTD. In 1927 ging de achterste helft naar het Science museum in Londen. In 1944 ging de voorste helft naar een park in Newcastle. Na een reorganisatie in 1959 wilde het Science museum in Londen van zijn deel af. Dit kwam terug naar Newcastle. In 1961 waren beide helften verenigd en tentoongesteld in een speciale hal van het Science en Industry museum in Newcastle. In 1983 werd een uitvoerig restauratieprogramma gestart. Het schip werd teruggerestaureerd naar de situatie van de vlootschouw van 1897.
Ter gelegenheid van het eeuwfeest van de tewaterlating werd het schip in 1994 in een nieuwe hal van het Newcastle Discovery Museum in Blandford House opgesteld. Er werden bijna geen schepen meer gebouwd met turbine aandrijving want de dieselmotor heeft het pleit gewonnen. Behalve in schepen die worden aangedreven door kerncentrales, zoals Amerikaanse vliegdekschepen en Russische ijsbrekers en onderzeeërs van een aantal marines. En alle elektrische centrales maken gebruik van turbines die generatoren aandrijven. De gasturbines in oorlogsschepen en in vliegtuigen zijn een vervolg op de stoomturbines.