 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
| Джеймс Б. Фрэнсис | |
|---|---|
 Джеймс Фрэнсис, около 1887 г. | |
| Родившийся | 18 мая 1815 г. Саут Ли , Оксфордшир, Англия, Великобритания |
| Умер | 18 сентября 1892 г. (77 лет) |
| Национальность | Британо-американский |
| Научная карьера | |
| Поля | инженер |
Джеймс Бичено Фрэнсис (18 мая 1815-18 сентября 1892) был британско-американским инженером-строителем, который изобрел турбину Фрэнсиса .
Ранние годы [ править ]
Джеймс Фрэнсис родился в Саут-Ли , недалеко от Уитни , Оксфордшир, Англия, Великобритания. Он начал свою инженерную карьеру в возрасте 7 лет, когда работал учеником своего отца на железной дороге Порт-Коул и портовых сооружениях в Южном Уэльсе . [1] Когда ему исполнилось 18 лет, он решил эмигрировать в США в 1833 году. Его первая работа была в Стонингтоне, штат Коннектикут, помощником железнодорожного инженера Джорджа Вашингтона Уистлера-младшего , работавшего на железной дороге Нью-Йорка и Нью-Хейвена. . Год спустя Джеймс и его босс Уистлер отправились на север в Лоуэлл, штат Массачусетс , [2], где в возрасте 19 лет он получилчертежником в компании « Шлюзы и каналы» , а Уистлер стал главным инженером.
Несколько лет спустя, в 1837 году, Уистлер ушел в отставку и начал работать на крупных железных дорогах России. Перед отъездом Уистлер назначил Фрэнсиса главным инженером и продал ему свой дом на Уортен-стрит. 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 потребляет 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 Северного канала и фидера на 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 дамбы Квакерского моста на реке Кротон в Нью-Йорке. Он также консультировал нас по поводу плотины у водопада Сент-Энтони на реке Миссисипи . [1]
Их сын Джеймс участвовал в Гражданской войне в США в качестве младшего лейтенанта в 1861 году. Он был ранен в руку в битве при Антиетаме в качестве капитана и закончил войну в июле 1865 года в качестве подполковника . [4]
Он был избран членом Американского философского общества в 1865 году [5].
Система пожаротушения [ править ]
В 1845 году Джеймс Фрэнсис разработал первые спринклерные системы, когда-либо разработанные в Соединенных Штатах. [6] Однако любое использование системы приведет к затоплению всей структуры и всего ее содержимого. Только в 1875 году Генри Пармели изобрел разбрызгивающую головку, которая активировала только одну головку за раз. [7]
Турбины [ править ]
Джеймс также увлекся и возился с конструкциями турбин после того, как Урия А. Бойден впервые продемонстрировал свою турбину Бойдена в Лоуэлле. Два инженера работали над усовершенствованием турбины. А в 1848 году Фрэнсис и Бойден успешно усовершенствовали турбину с помощью того, что сейчас известно как турбина Фрэнсиса . Турбина Фрэнсиса превосходила турбину Бойдена по мощности на 90%. В 1855 году Фрэнсис опубликовал эти результаты в «Гидравлических экспериментах Лоуэлла». [8]
Борьба с наводнениями [ править ]
В 1850 году он также приказал построить Великие ворота над каналом Потакет, чтобы защитить мельницы в центре города от любых разрушительных наводнений. Этот проект быстро стал известен как «Безумие Фрэнсиса», учитывая, что никто не верил, что он сработает, не говоря уже о том, что он когда-либо 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 годах., 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. Город после великой катастрофы Город Лоуэлл наградил мистера Фрэнсиса массивным серебряным кувшином и подносом . [9]
В 1886 году Джеймс Б. Фрэнсис объединился с двумя другими инженерами-строителями; Элиоту Кларку и Клеменсу Гершелю предстоит изучить и опубликовать свои выводы в документе «Предотвращение наводнений в долине Стоуни-Брук», в котором изложена система предотвращения наводнений для города Бостон . В ходе интенсивного исследования были изучены районы Форест-Хиллз , Гайд-парк , Франклин-парк и Рослиндейл , которые подверглись наводнению. [10]
Спустя годы [ править ]
Фрэнсис оставался активным на всех уровнях в городе Лоуэлл и даже служил олдерменом с 1862 по 1864 год. [11]
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 плотины Милл-Ривер в Массачусетсе. [12] 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 проектирование и что это «работа непрофессионалов». «Остатки дамбы указывают на самые грубые дефекты изготовления». [13]
Фрэнсис также разработал научные методы тестирования гидравлических машин и был одним из основателей Американского общества инженеров-строителей и его президентом в 1880 году.
В 1883 году Джеймс завершил свои стандарты расчета расходов воды, теперь известные как уравнение Фрэнсиса или формула Фрэнсиса, обычно используемые в гидродинамике в сочетании с расчетом плотин . Уравнение: где Q - расход воды через водослив в кубических футах в секунду, L - длина водослива в футах, а h 1 - высота воды над верхом водослива. [14] [15] [ требуется дальнейшее объяснение ]
Он работал в Locks and Canal Company 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 ныне Дом-музей искусств Уистлера .
В 1889 году Фрэнсис также был призван в качестве члена комитета ASCE для изучения причин катастрофы в Джонстауне, штат Пенсильвания , когда прорвалась плотина Саут-Форк , в результате чего погибло более 2200 человек. [9] [16] 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. [17] Сам Фрэнсис представил результаты расследования на съезде ASCE в Чаттануге, штат Теннесси. Остальные три члена комитета не присутствовали. Хотя имя Фрэнсиса возглавляло отчет, де-фактоПредседателем комитета был Макс Беккер, инженер-железнодорожник из Питтсбурга, практически не имеющий опыта работы в области строительства плотин или гидротехники. По словам Джеймса Фрэнсиса, именно Беккер задержал публикацию отчета. Подробное обсуждение исследования Саут-Форк, участвующих инженеров и научных данных, стоящих за наводнением 1889 года, было опубликовано в 2018 году [18].
Фрэнсис умер 18 сентября 1892 года в возрасте 77 лет и был похоронен на кладбище Лоуэлл под массивной колонной из гранитных камней, символизирующих камни, использованные для строительства каналов. [19]
Почести [ править ]
За весь его вклад в мир инженерии и личную щедрость в его честь названы следующие:
- Инженерный колледж Джеймса Б. Фрэнсиса Массачусетского университета в Лоуэлле ; Магистр, доктор философии и д.э.н. Дипломы инженера и исследования по более чем семи инженерным программам, в том числе по пластмассам и ядерной инженерии. [20]
- Фрэнсис Гейт, Лоуэлл, Массачусетс.
- Турбина Фрэнсиса .
- Система Фрэнсиса; спринклерная система ранней защиты от огня.
- Формула Фрэнсиса; описывает воду, проходящую через плотины. сегодня он используется в механике жидкостей как уравнение для расчета расхода воды через прямоугольный водослив с точки зрения длины и напора.
Известные применения турбины Фрэнсиса [ править ]
Сегодня турбина Фрэнсиса является наиболее широко используемой водяной турбиной в мире, включая новую китайскую плотину « Три ущелья», которая является второй по величине гидроэлектростанцией в мире, с будущей установленной мощностью 22 500 МВт. С установкой турбины Фрэнсиса почти на каждую плотину гидроэлектростанции, построенную с 1900 года, она отвечает за выработку почти 1/5 всей электроэнергии в мире:
- Гидроэлектростанция Эльвкарлеби, 1911 г., в Швеции - ранняя гидроэлектростанция в стране
- Плотина Гувера 1936, Невада / Аризона - 2080 МВт, всемирно известная и когда-то крупнейшая гидроэлектростанция в мире.
- Плотина Гранд-Кули, 1942 г., в Вашингтоне - 6 809 МВт, крупнейшая электростанция в стране.
- Плотина Дез 1963 г., Иран - 520 МВт, крупный проект в стране на момент строительства
- Плотина Гордон, 1978 г., Тасмания - 432 МВт, самая высокая плотина в стране.
- Далешицкая гидроэлектростанция 1978 г., в Чехии - 480 МВт, самая высокая плотина в стране.
- Плотина Цзиньпин-И, 2013 г., Китай - 3600 МВт, самая высокая плотина в мире.
- Электростанция Робер-Бурасса 1981, в Канаде - 5616 МВт, крупнейшая электростанция в стране.
- Плотина Итайпу, 1984 г., Бразилия / Парагвай - 14 000 МВт, крупнейшая электростанция в Северной и Южной Америке.
- Плотина Виктория 1985 г., Шри-Ланка - 210 МВт, самая высокая плотина в стране.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Публикация Национального исторического парка Лоуэлла
- ↑ Британская энциклопедия
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2012-07-18 . Проверено 13 мая 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2011-07-25 . Проверено 12 мая 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «История участников APS» . search.amphilsoc.org . Проверено 19 апреля 2021 .
- ^ "Джеймс Б. Фрэнсис - Национальный исторический парк Лоуэлла (Служба национальных парков США)" . www.nps.gov . Проверено 11 октября 2019 .
- ^ РАННЯЯ ИСТОРИЯ КОРПОРАЦИИ ГРИННЕЛЛ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОЖАРНЫХ ПОЛИВ, Составлено; Джером С. Пепи, вице-президент по исследованиям и разработкам продуктов противопожарной защиты, 25 января 1996 г.
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2010-01-25 . Проверено 10 мая 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ a b Ежегодная циклопедия Апплетонов и реестр важных событий, Том 17
- ^ «Предотвращение наводнений в долине Стоуни-Брук: отчет комиссии» Бостон (Массачусетс). Комиссия Стоуни-Брук, Джеймс Бичено Фрэнсис
- ^ Вклады Исторической ассоциации старых жителей, Лоуэлл ..., Том 1 Исторической ассоциации старых жителей Лоуэлла (Массачусетс)
- ^ Шарп, Элизабет М. (2007). В тени плотины, после наводнения на Милл-Ривер в 1874 году . Саймон и Шустер. ISBN 978-1-4165-7264-0.
- ^ Фрэнсис, Джеймс Б .; и другие. (1874 г.). «Обрушение плотины на реке Милл». Транзакции ASCE . 3 (4): 118–122.
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2011-06-13 . Проверено 14 мая 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Хортон, Роберт Э. (1907). Эксперименты Вейра, коэффициенты и формулы - Редакция статьи № 150 (Технический отчет). Бумага по водоснабжению и ирригации 200. Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография. DOI : 10,3133 / wsp200 .
- ^ Колман, Нил М. У. Кактиньш, С. Wojno (2016). «Гидрология прорыва плотины во время наводнения в Джонстауне 1889 года - оспаривая выводы отчета о расследовании 1891 года» . Гелион . 2 (6): e00120. DOI : 10.1016 / j.heliyon.2016.e00120 . PMC 4946313 . PMID 27441292 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Фрэнсис, Джеймс Б .; и другие. (1891). «Отчет комитета о причине прорыва плотины Саут-Форк». Транзакции ASCE . XXIV (477): 431–469.
- Перейти ↑ Coleman, Neil M. (2018). Джонстаунский Потоп 1889 года - Власть над правдой и наука, стоящая за бедствием . Springer International Publishing AG. ISBN 978-3-319-95215-4.
- ^ http://www.nps.gov/lowe/historyculture/upload/JB%20Francis_%20Lowell%20Notes.pdf
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2006-12-01 . Проверено 11 мая 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
Библиография [ править ]
- 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., стр. 14
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Джеймса Б. Фрэнсиса . |
- Система каналов Лоуэлла - ASME
| Ресурсы библиотеки о Джеймсе Б. Фрэнсисе |
|
| Джеймс Б. Фрэнсис |
|---|
|
