Введение

Британский американский инженер-строитель (1815–1892)

Джеймс Бичено Фрэнсис (18 мая 1815 – 18 сентября 1892) был британским американским инженером-строителем, изобретателем турбины Фрэнсиса.

Ранние годы

Джеймс Фрэнсис родился в Саут-Ли, недалеко от Витни, Оксфордшир, в Англии, Соединенном Королевстве. Он начал свою инженерную карьеру в раннем возрасте, в семь лет, работая учеником у своего отца на железнодорожной и портовой дороге Порт-Каул в Южном Уэльсе. Когда ему исполнилось 18 лет, в 1833 году он решил эмигрировать в Соединенные Штаты. Его первой работой стала должность помощника железнодорожного инженера Джорджа Вашингтона Уистлера-младшего в Стонингтоне, штат Коннектикут, где он работал над железной дорогой Нью-Йорк и Нью-Хейвен. Год спустя Джеймс и его начальник Уистлер отправились на север в Лоуэлл, штат Массачусетс, где в 19 лет он получил должность чертежника в компании Locks and Canal Company, а Уистлер стал главным инженером. Через несколько лет, в 1837 году, Уистлер ушел в отставку и начал работать над крупными железными дорогами России. Перед отъездом он назначил Фрэнсиса главным инженером и продал ему свой дом на Уортен-стрит. В том же году, 12 июля, Джеймс женился на Саре Браунэлл в Лоуэлле. Их первый сын, Джеймс-младший, родился 30 марта 1840 года, а затем у них родилось еще пятеро детей. В 1841 году ему был поручен первый крупный проект для компании: проанализировать, сколько воды каждая фабрика использует из канальной системы компании. Впечатленная его способностями, компания в 1845 году назначила его "Управляющим шлюзами и каналами". В 1865 году Фрэнсис был избран членом Американского философского общества.

Система пожаротушения

В 1845 году Фрэнсис разработал первые системы автоматического пожаротушения, созданные в Соединенных Штатах. Однако при любом использовании системы происходило затопление всей постройки и ее содержимого. Лишь в 1875 году Генри С. Пармели изобрел спринклерную головку, которая активировала только один элемент за раз.

Турбины

Фрэнсис увлекся и экспериментировал с конструкциями турбин после того, как Урия А. Бойден впервые продемонстрировал свою турбину Бойдена в Лоуэлле. Два инженера работали над её усовершенствованием. В 1848 году Фрэнсису и Бойдену удалось значительно улучшить турбину, которая впоследствии стала известна как турбина Фрэнсиса. Турбина Фрэнсиса превосходила турбину Бойдена по мощности на 90%. В 1855 году Фрэнсис опубликовал результаты этих исследований в работе "Lowell Hydraulic Experiments".

Контроль над наводнениями

В 1850 году Францис приказал построить Большие ворота над каналом Паутукет, чтобы защитить мельницы в центре города от разрушительных наводнений. Этот проект быстро стал известен как "Глупость Франциса", поскольку никто не верил в его эффективность, и тем более не предполагал, что он когда-либо понадобится. Однако менее чем через два года, в 1852 году, ворота спасли город Лоуэлл от разрушительного наводнения, а также в 1936, 1938, 2006 и 2007 годах, предотвратив попадание реки Мерримак в систему каналов. Тем не менее, повреждения, нанесенные деревянным воротам в 1970-х годах в результате поджога, и сложный механизм их опускания (разрыв звена массивной цепи) побудили город в 2006 году заменить их на более современную стальную задвижку. За усилия по спасению города от катастрофы Францис был награжден большим серебряным кувшином и подносом от города Лоуэлл. В 1886 году Францис объединился с двумя другими инженерами-строителями, Элиотом К. Кларком и Клеменсом Гершелем, для изучения и публикации результатов в работе "Предотвращение наводнений в долине Стони-Брук", в которой была представлена система защиты от наводнений для города Бостон. В ходе детального исследования были рассмотрены районы города Форст-Хиллз, Хайд-Парк, Франклин-Парк и Рослиндейл, подверженные затоплениям.

Поздние годы

Фрэнсис оставался активным участником жизни города Лоуэлл на всех уровнях и был членом городского совета с 1862 по 1864 год. В 1865 году Фрэнсис исследовал и опубликовал результаты своих исследований о чугуне и его применении в несущих колоннах в работе "Прочность чугунных колонн". В 1874 году Фрэнсис вошел в состав комитета Американского общества гражданских инженеров для расследования причин прорыва плотины реки Милл в штате Массачусетс. В состав комитета также входили инженеры Теодор Эллис и Уильям Вортен. Расследование было проведено оперативно, и его отчет был опубликован в течение месяца после катастрофы. В отчете было заключено, что ни один инженер не несёт ответственности за проектирование, и что причиной прорыва стала "работа неквалифицированных лиц". "Остатки плотины свидетельствуют о грубейших дефектах при строительстве".

Фрэнсис разработал научные методы испытания гидравлического оборудования, был одним из основателей Американского общества гражданских инженеров и его президентом в 1880 году.