Джеймс Б. Фрэнсис - James B. Francis

Джеймс Бичено Фрэнсис (18 мая 1815 - 18 сентября 1892) был британско-американским инженером-строителем, который изобрел Турбина Фрэнсиса.

Джеймс Б. Фрэнсис
Джеймс Бичено Фрэнсис.png
Джеймс Фрэнсис, около 1887 г.
Родившийся18 мая 1815 г.
South Leigh, Оксфордшир, Англия, Великобритания
Умер18 сентября 1892 г. (1892-09-19) (77 лет)
НациональностьБритано-американский
Научная карьера
Поляинженер

Ранние годы

Система каналов Лоуэлла, как она появилась, когда Фрэнсис присоединился к Владельцы шлюзов и каналов на реке Мерримак в 1836 г.

Джеймс Фрэнсис родился в South Leigh, возле Уитни, Оксфордшир в Англии, Соединенное Королевство. Он начал свою инженерную карьеру в раннем возрасте 14 лет, когда работал учеником своего отца на железной дороге Порт-Коул и портовых заводах в г. Южный Уэльс.[1] Когда ему исполнилось 18 лет, он решил эмигрировать в США в 1833 году. Его первая работа была в Стонингтон, Коннектикут помощником железнодорожного инженера Джордж Вашингтон Уистлер мл., работая над Железная дорога Нью-Йорка и Нью-Хейвена. Год спустя Джеймс и его босс Уистлер отправились на север в Лоуэлл, Массачусетс,[2] где в 19 лет он получил рисовальщик работа с Компания "Шлюз и канал", а Уистлер стал главным инженером.

Несколько лет спустя, в 1837 г., Г.В. Уистлер подал в отставку и стал работать на крупных железных дорогах России. Перед отъездом Уистлер назначил Фрэнсиса главным инженером и продал ему свой дом на улице Уортен. В том же году Джеймс женился на Саре В. Браунелл в Лоуэлле 12 июля 1837 года.[3] Их первый сын Джеймс-младший родился 30 марта 1840 года, а затем у них родилось еще пятеро детей.

В 1841 году появился его первый крупный проект для компании. Фрэнсис должен был проанализировать, сколько воды расходует каждая мельница из системы каналов компании. Впечатленный его способностями, в 1845 году компания назвала его «Управляющим шлюзов и каналов».[1]

В качестве менеджера и главного инженера Фрэнсис отвечал за строительство Северный канал и фидер Муди-стрит. Эти два канала, построенные в конце 1840-х - начале 1850-х годов, завершили систему каналов Лоуэлла длиной 5,6 миль и значительно увеличили промышленную мощь мельничных комплексов процветающего промышленного города.

Во время работы над системами Лоуэлла Джеймс также консультировался по многим другим водным проектам по всей стране. Когда Нью-Йорку потребовалось увеличить водоснабжение, он проконсультировался по поводу строительства Плотина квакерского моста на Река Кротон в Нью-Йорке. Он также проконсультировал нас по плотине в Saint Anthony Falls на Река Миссисипи.[1]

Их сын Джеймс сражался в американская гражданская война как Второй лейтенант в 1861 году. Был ранен в руку на Битва при Антиетаме как капитан, и закончил войну в июле 1865 г. лейтенант полковник.[4]

Система пожаротушения

В 1845 году Джеймс Фрэнсис разработал первые спринклерные системы, когда-либо разработанные в Соединенных Штатах.[5] Однако любое использование системы приведет к затоплению всей структуры и всего ее содержимого. Только в 1875 году Генри Пармели изобрел разбрызгиватель, который активировал только одну головку за раз.[6]

Турбины

Джеймс также увлекся и возился с конструкциями турбин после Юрай А. Бойден впервые продемонстрировал свою турбину Бойдена в Лоуэлле. Два инженера работали над усовершенствованием турбины. А в 1848 году Фрэнсис и Бойден успешно улучшили турбину с помощью того, что сейчас известно как Турбина Фрэнсиса. Турбина Фрэнсиса по мощности превосходила турбину Бойдена на 90%. В 1855 году Фрэнсис опубликовал эти результаты в «Гидравлических экспериментах Лоуэлла».[7]

Борьба с наводнениями

Великие ворота, также известные как Безумие Франциска.

В 1850 году он также приказал построить Великие ворота над Pawtucket Canal для защиты мельниц в центре города от разрушительных наводнений. Этот проект быстро стал известен как «Безумие Фрэнсиса», учитывая, что никто не верил, что он сработает, не говоря уже о том, что когда-нибудь понадобится. Но менее чем через два года, в 1852 году, ворота спасли город Лоуэлл от разрушительных наводнений 1852 года, и снова в 1936, 1938, 2006, и 2007, предотвращая попадание реки Мерримак в систему каналов. Однако повреждение деревянных ворот в результате поджога в 1970-х годах и сложный метод их падения (путем разрыва большого звена цепи) побудили город в 2006 году использовать более современную переборку из стальных балок вместо них. За его усилия по спасению город от великой катастрофы г-н Фрэнсис был награжден массивным серебряным кувшином и поднос Городом Лоуэлла.[8]

Francis Gate

В 1886 году Джеймс Б. Фрэнсис объединился с двумя другими инженерами-строителями; Элиот Кларк и Клеменс Гершель изучить и опубликовать свои выводы в документе «Предотвращение наводнений в долине Каменного ручья», в котором излагается система предотвращения наводнений для города Бостон. Интенсивное исследование рассмотрело Forest Hills, Гайд-парк, Франклин Парк и Roslindale участки города, подвергшиеся затоплению.[9]

Спустя годы

Фрэнсис оставался активным на всех уровнях в городе Лоуэлл и даже служил Олдермен с 1862 по 1864 гг.[10]

В 1865 году Джеймс исследовал и опубликовал свои выводы о чугуне и их использовании в качестве структурных колонн в; «Прочность чугунных колонн».

В 1874 году Фрэнсис входил в комитет Американского общества инженеров-строителей по расследованию причин прорыва дамбы Милл-Ривер в Массачусетсе.[11] Также в комитет входили инженеры Теодор Эллис и Уильям Уортен. Расследование прошло быстро, и их отчет был опубликован в течение месяца после катастрофы. Они пришли к выводу, что ни один инженер не несет ответственности за дизайн и что это «работа непрофессионалов». «Остатки дамбы указывают на самые грубые дефекты изготовления».[12]

Франциск также возник научные методы тестирования гидравлический машины, и был одним из основателей Американское общество инженеров-строителей и его президентом в 1880 году.

В 1883 году Джеймс завершил свои расчеты норм расхода воды, теперь известные как уравнение Фрэнсиса или формула Фрэнсиса, обычно используемые в динамика жидкостей в сочетании с расчетом плотины. Уравнение где Q - расход воды через водослив в кубических футах в секунду, L - длина водослива в футах, а h1 высота воды над водосливом.[13][14][требуется дальнейшее объяснение ]

Он остался в Компания "Шлюз и канал" на протяжении всей своей карьеры, вплоть до выхода на пенсию в 1884 году в возрасте 69 лет, и оставался консультантом вплоть до своей смерти. Его сын Джеймс занял пост главного инженера. Остаток своей жизни он провел со своей женой Сарой и их шестью детьми в их доме на Уортен-стрит, который был старым домом Уистлерса, а теперь Дом-музей Уистлера.

В 1889 году Фрэнсис также был призван в качестве члена комитета ASCE для изучения причин Джонстаун, Пенсильвания катастрофа, когда Плотина Саут-Форк сломался, погибли более 2200 человек.[8][15] Хотя отчет был завершен к январю 1890 года, он был немедленно закрыт и не был передан другим членам ASCE или общественности до середины 1891 года, через два года после наводнения 1889 года.[16] Сам Фрэнсис представил результаты расследования на съезде ASCE в Чаттануге, штат Теннесси. Остальные три члена комитета не присутствовали. Хотя имя Фрэнсиса возглавляло отчет, де-факто Председателем комитета был Макс Беккер, инженер-железнодорожник из Питтсбурга, практически не имеющий опыта в строительстве плотин или гидротехники. По словам Джеймса Фрэнсиса, именно Беккер задержал публикацию отчета. Подробное обсуждение расследования Саут-Форка, участвующих инженеров и научных данных, стоящих за наводнением 1889 года, было опубликовано в 2018 году.[17]

Фрэнсис умер 18 сентября 1892 года в возрасте 77 лет и похоронен в Кладбище Лоуэлл под массивным столбом из гранитных камней, символизирующих камни, из которых строились каналы.[18]

Почести

За весь его вклад в мир инженерии и личную щедрость в его честь названы следующие:

  • Инженерный колледж Джеймса Б. Фрэнсиса в Массачусетский университет Лоуэлла; Магистры, кандидаты и д.э.н. Дипломы инженера и исследования по более чем семи инженерным программам, включая пластики и ядерную инженерию.[19]
  • Фрэнсис Гейт, Лоуэлл, Массачусетс.
  • Турбина Фрэнсиса.
  • Система Фрэнсиса; ранняя противопожарная защита спринклер система.
  • Формула Фрэнсиса; описывает воду, проходящую через плотины. он используется сегодня в механика жидкости как уравнение для расчета расхода воды по прямоугольной плотина по длине и голове.

Известные применения турбины Фрэнсиса

А Турбина Фрэнсиса бегун с рейтингом почти в миллион л.с. (750 МВт), устанавливается на Плотина Гранд-Кули, Соединенные Штаты.

Сегодня турбина Фрэнсиса является наиболее широко используемой водяная турбина в мире, включая новые китайские Плотина Три ущелья как 2-я по величине гидроэлектростанция в мире с будущей установленной мощностью 22 500 МВт. С внедрением турбины Фрэнсиса почти во все гидроэлектростанция Построенный с 1900 года, он производит почти 1/5 всей электроэнергии в мире:

Рекомендации

  1. ^ а б c Публикация Национального исторического парка Лоуэлл
  2. ^ Британская энциклопедия
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2012-07-18. Получено 2010-05-13.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-07-25. Получено 2010-05-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ «Джеймс Б. Фрэнсис - Национальный исторический парк Лоуэлла (Служба национальных парков США)». www.nps.gov. Получено 2019-10-11.
  6. ^ РАННЯЯ ИСТОРИЯ КОРПОРАЦИИ ГРИННЕЛЛ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОЖАРНЫХ ПОЛИВОВ, Составитель; Джером С. Пепи, вице-президент по исследованиям и разработкам продуктов противопожарной защиты, 25 января 1996 г.
  7. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 25.01.2010. Получено 2010-05-10.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  8. ^ а б Ежегодная циклопедия Апплетонов и реестр важных событий, Том 17
  9. ^ «Предотвращение наводнений в долине Стоуни-Брук: доклад комиссии» Бостон (Массачусетс). Комиссия Стоуни Брук, Джеймс Бичено Фрэнсис
  10. ^ Вклады Исторической ассоциации старых жителей, Лоуэлл ..., том 1 Исторической ассоциации старых жителей Лоуэлла (Массачусетс)
  11. ^ Шарп, Элизабет М. (2007). В тени плотины, после наводнения на Милл-Ривер 1874 г.. Саймон и Шустер. ISBN  978-1-4165-7264-0.
  12. ^ Фрэнсис, Джеймс Б.; и другие. (1874 г.). «Обрушение плотины на реке Милл». Транзакции ASCE. 3 (4): 118–122.
  13. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-06-13. Получено 2010-05-14.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  14. ^ Хортон, Роберт Э. (1907). Эксперименты Вейра, коэффициенты и формулы - Редакция статьи № 150 (Технический отчет). Бумага для водоснабжения и ирригации 200. Вашингтон, округ Колумбия: Правительственная типография. Дои:10.3133 / wsp200.
  15. ^ Коулман, Нил М., У. Кактинс, С. Войно (2016). «Гидрология прорыва плотины во время наводнения в Джонстауне 1889 года - ставит под сомнение выводы отчета о расследовании 1891 года». Гелион. 2 (6): e00120. Дои:10.1016 / j.heliyon.2016.e00120. ЧВК  4946313. PMID  27441292.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  16. ^ Фрэнсис, Джеймс Б.; и другие. (1891). «Отчет комиссии о причине прорыва плотины Саут-Форк». Транзакции ASCE. XXIV (477): 431–469.
  17. ^ Коулман, Нил М. (2018). Потоп в Джонстауне 1889 года - власть над истиной и наука, стоящая за бедствием. Springer International Publishing AG. ISBN  978-3-319-95215-4.
  18. ^ http://www.nps.gov/lowe/historyculture/upload/JB%20Francis_%20Lowell%20Notes.pdf
  19. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2006-12-01. Получено 2010-05-11.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

Библиография

  • Лейтон, Эдвин Т. «От практических правил до научной инженерии: Джеймс Б. Фрэнсис и изобретение турбины Фрэнсиса», Серия монографий NLA. Стоуни-Брук, штат Нью-Йорк: Исследовательский фонд Государственного университета Нью-Йорка, 1992.
  • Некролог Фрэнсиса в «Engineering News», том XVII, январь – июнь 1887 г., п. 14

внешняя ссылка

Библиотечные ресурсы о
Джеймс Б. Фрэнсис
Джеймс Б. Фрэнсис