טורבינת פרנסיס מהווה התקדמות מכרעת בהנדסה הידראולית, שהעלתה את היעילות בתשעים אחוזים בהשוואה לתכנונים קודמים. מנגנון זה, שפותח בשנת 1848 באמצעות ניסויים קפדניים בלוֹוֶל (Lowell), מסצ'וסטס, הגדיל באופן יסודי את הקיבולת התעשייתית של מתחמי טחנות, וביסס את מעמדו של יוצרה ככוח דומיננטי בחדשנות מכנית ובמערכות ניהול מים באמריקה של המאה ה-19.
תחילת הקריירה והמעבר לאמריקה
ג'יימס ביצ'נו פרנסיס, שנולד בשנת 1815 בסאות' לי (South Leigh), אוקספורדשייר, החל את הכשרתו המקצועית כשוליה של אביו בעבודות הרכבת והנמל של פורת' קאול (Porth Cawl) בדרום ויילס. בגיל 18 עבר לארצות הברית. תעסוקתו הראשונה כללה סיוע למהנדס הרכבות ג'ורג' וושינגטון ויסלר הבן (George Washington Whistler Jr.) בקו הרכבת ניו יורק וניו הייבן.
מנהיגות בחברת הנעולים והתעלות
לאחר עזיבתו של ויסלר בשנת 1837, נטל פרנסיס את תפקיד המהנדס הראשי. אחריותיותיו המקצועיות התרחבו משמעותית, מה שהוביל למינויו למנהל הנעולים והתעלות (Locks and Canals) בשנת 1845. במהלך כהונה זו פיקח על בניית התעלה הצפונית (Northern Canal) ועל מזין רחוב מודי (Moody Street Feeder), והשלים רשת תעלות באורך 5.6 מיילים. בשנת 1850 הוא הורה על בניית ה"שער הגדול" (Great Gate) מעל תעלת פוטאקט (Pawtucket Canal), מבנה בקרת שיטפונות שהגן בהצלחה על טחנות מרכז העיר מפני שיטפונות נהר המרימאק (Merrimack River) בשנת 1852.
חדשנות הידראולית ותקני בדיקה
מעבר לתפקידו בתעלות, חלוץ פרנסיס בשיטות לבדיקת מכונות הידראוליות. בשנת 1848 שיתף פעולה עם יורייה א. בוידן (Uriah A. Boyden) כדי לשכלל את טכנולוגיית הטורבינות, מה שהוביל ליצירת טורבינת פרנסיס. הוא תיעד את מחקרו בפרסום "ניסויי לואל הידראוליים" (Lowell Hydraulic Experiments) משנת 1855. מאוחר יותר, בשנת 1883, הוא קבע תקני חישוב לקצבי זרימת מים, המוכרים כיום כנוסחת פרנסיס, שנותרה נדבך בסיסי במכניקת זורמים לחישוב ספיקת מים מעל סכר.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →תרומות מקצועיות ושנים מאוחרות
פרנסיס החזיק בחברות באגודה הפילוסופית האמריקאית ובאקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים. הוא כיהן כנשיא האגודה האמריקאית להנדסה אזרחית בשנת 1880 והשתתף בחקירות מתוקשרות, כולל פריצת סכר נהר מיל (Mill River) בשנת 1874 ושיטפון ג'ונסטאון בשנת 1889. לאחר פרישתו מתפקידו העיקרי בחברת הנעולים והתעלות בשנת 1884, המשיך לעבוד כיועץ עד מותו בשנת 1892 בלוואל.
עובדות מהירות
- נולד: 1815, אוקספורדשייר, אנגליה - נפטר: 1892, לואל, מסצ'וסטס - עבודה בולטת: טורבינת פרנסיס - תפקידים מקצועיים: מנהל הנעולים והתעלות, נשיא האגודה האמריקאית להנדסה אזרחית - פרסים: חבר באקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים - פרסום מרכזי: Lowell Hydraulic Experiments (1855) - שירות פוליטי: בית הנבחרים של מסצ'וסטס - אתר קבורה: בית הקברות של לואל
שאלות נפוצות של קוראים
### מה הייתה מטרת ה"שער הגדול" בלואל?
הוא תוכנן להגן על טחנות מרכז העיר מפני שיטפונות הרסניים על ידי מניעת כניסת מי נהר המרימאק למערכת התעלות.
### למה משמשת נוסחת פרנסיס?
היא משמשת במכניקת זורמים לחישוב קצבי זרימת מים, ובאופן ספציפי לספיקה מעל סכר.