При создании новых станков Нартов замечательно проявил себя как хозяин производства, стремящийся свести потери ценных материалов до минимума. Часто случалось, что при работе попадали в землю и затаптывались обрезки, опилки меди и бронзы. Он предложил возвращать их в производство, изобрел специальную машину для этой цели: «… легким способом медные крохи, соединенные с глиною, толочь и смывать». Возможно, что для борьбы с потерями он перенес в артиллерийское производство хорошо известный ему опыт монетных дворов.
Неутомимый механизатор не оставил без внимания и одну из самых трудоемких работ. Он изобрел группу подъемников. Для того чтобы поднимать литейные формы для пушек и вывозить их из мастерской к тому месту, где производился отжиг форм, был предложен подвижной кран. Специальный подъемник он изобрел для подъема и опускания в литейную яму больших и малых пушечных форм. Много труда брало перемещение отлитых пушек: установка на станках для обработки, взвешивание, помещение на лафеты. Для облегчения этих операций Нартов тоже изобрел кран новой конструкции.
Оригинальный способ сушки пушечных форм и отжига, предложенный Нартовым, избавил формы от коробления при действии огня. Объем литейных работ сокращался вдвое путем введения литья пушек «без внутренней глиняной пушечной модели и без деревянного сердечника». Взамен применили «трубу медную пустую, тонкую», вылитую «с накладными фризами и со всеми украшениями по точной пропорции того веса». Отлитая по новому способу пушка успешно прошла через государственные испытания «огненною пробою».
Хорошие результаты дал предложенный Нартовым способ отливки сплошного тела орудия для последующего высверливания. Успешно был введен еще один изобретенный им способ отливки пушек, при котором канал орудия получался отлитым с большой точностью. Это сокращало время последующего сверления и расход инструмента. Испытания «огненною стрельбою» пушек, отлитых по новому способу, показали «несказанный успех».
Отливка пушек велась в то время в литейных ямах. Нартов предложил новое решение: литье пушек без литейных ям. При этом отпала необходимость опускать в ямы тяжелые формы и затем извлекать из ям формы и пушки. Физические условия процесса стали более благоприятными, а вместе с тем Нартов достиг того, что при заливке металла в форму «никакого препятствия не чинилось».
Новое было внесено и в литье снарядов. Нартов предложил и ввел отливку ядер разных калибров в железные кованые формы. Ядра получались «гладкие и чистые». Произведенные в Арсенале опыты полностью подтвердили успешность нового способа.
Работы Нартова в области литейной техники показывают, что он шел в направлении, прогрессивном и в наши дни: применение металлических форм, максимальное повышение точности литья, сведение до минимума, а по возможности и полное устранение последующей механической обработки и, наконец, повышение производительности труда.
Нартов действовал и в других направлениях как инженер высшего класса. Он много поработал для развития, такого важнейшего дела, как термическая, обработка металла. Он изыскал и ввел в практику особый способ закалки пушечных сверл и других инструментов. Справедливо придавая большое значение этому способу и считая его особо секретным, Нартов в одном из документов писал, что «по тому показанию те ученики ныне действительно производят, генерально оного секрета объявить я не должен».
Создание новых машин и технологических процессов все время сочеталось с новыми специфическими конструкторскими решениями для собственно артиллерийских орудий. Нартов изобрел запал особой конструкции для пушек и мортир, выгодно отличавшийся от предшествующих, и создал механизм для поворотов и наведения на цель тяжелых морских и крепостных орудий. Изыскивая способы повышения скорости стрельбы, Нартов изобрел и построил скорострельную батарею. Он установил на лафете горизонтальный круг, с радиально расположенными сорока четырьмя мортирками, стрелявшими снарядами весом по три фунта. Мортирки действовали группами: одни стреляли, другие подготавливались к залпу, третьи чистили и заряжали, с тем чтобы при очередном движении поворотного круга они заняли место отстрелявших. Скорострельная батарея изготовлена была и испытана в присутствии официальных лиц. Теперь она хранится в Артиллерийском историческом музее на Кронверке в Ленинграде.
Скорострельная батарея А. К. Нартова. Артиллерийский исторический музей. Ленинград.
Одно из важных изобретений Нартова представляет разработанный им способ стрельбы снарядами, значительно превышающими калибр, положенный для данного орудия. Такие снаряды, естественно, не могут пройти через ствол. Нартов помещал их либо в специальном раструбе пушки, либо в установленном на ее хоботе приспособлении. Опытные стрельбы дали отличные результаты. Из пушек, в канал которых входил трехфунтовый снаряд, стреляли шестифунтовыми гранатами. Пушка, в канал которой мог войти двадцатифунтовый снаряд, отлично стреляла двухпудовыми бомбами, то есть снарядами, весившими в четыре раза больше, чем положено для данного орудия. Снаряды успешно поражали мишени при обычном расходе пороха. После испытаний этого изобретения установили: «Такой новоизданной огненной инвенции не слыхано ни в России, ни в других государствах».
Изобретения Нартова непрерывно следовали одно за другим. Пушки в то время заряжались с дула заглянуть в канал пушки, глухой с казенной части, было невозможно. В связи с этим большое значение имели так называемые поверочные приспособления, при помощи которых вслепую изучали состояние стенок канала. Поверочные приспособления были недостаточно надежными. Делали их для каждого калибра отдельно из дерева, которое коробилось от сырости и пересыхания. Плохое знание состояния канала пушки, степени расстреливания, наличия раковин и т. д. вело к преждевременному выходу из строя и разрывам орудий. Нартов изобрел надежный поверочный прибор для обследования каналов и точного обмера толщины стен пушек. Прибор Нартова к тому же был универсальным, пригодным для орудий всех калибров.
К числу выдающихся заслуг великого инженера и ученого следует отнести изобретенный им механизм для точной установки угла, под которым должна идти стрельба. До Нартова ствол орудия для этой цели подклинивали вручную в соответствии с показаниями квадранта, который артиллерист держал в руках. После каждого выстрела клинья сходили с места, выпадали, стрельба была медленной и неточной. Нартов заменил клинья винтовым механизмом, объединенным с квадрантом. Для изготовления винтов он предложил изобретенный им же большой станок для нарезки винтов с прямоугольной нарезкой. При помощи винтового механизма и квадранта быстро и точно устанавливали ствол орудия в полном соответствии с необходимым углом возвышения.
Стрельбы в присутствии официальных лиц удостоверили практическую пригодность, жизненность изобретения. Это решение проблемы в важнейших своих чертах сохранилось и до наших дней.
Нартову принадлежит еще одно важное изобретение. Во время работ в Академии наук и в других случаях он часто имел дело с оптическими приборами, подзорными трубами. Занявшись артиллерийской техникой, он изобрел и устроил оптический прицельный прибор — «инструмент математической с перспективною зрительною трубкою, с протчими к тому принадлежностями и ватерпасом для скорого навождения из батареи или с грунта земли». Оптический прицел Нартова обеспечивал быструю и точную наводку на цель при стрельбе прямой наводкой и навесным огнем.
Преодолевая косность и реакционность, присущие той эпохе, и отражая происки «коварников», Нартов разрабатывал новые, все более совершенные технические решения. Он и в военно-технической области действовал на основе научных принципов, применял, как он говорил, «правила математические, механические и физические». Многим из его изобретений принадлежало большое будущее. Некоторые были внедрены немедленно и дали большой экономический эффект.
