До середины XIX века артиллерия во всех странах была вооружена гладкоствольными орудиями, которые заряжались с дула и стреляли снарядами, имеющими форму шара.
Крымская война (1853–1856 гг.) показала, что гладкоствольные орудия уже отжили свой век: они не отвечали требованиям современного боя. Нужны были более дальнобойные и более метко стреляющие орудия.
В результате ряда работ и изысканий были созданы нарезные орудия (с нарезами в канале ствола)[5], которые удовлетворяли этим требованиям. Нарезы нужны для того, чтобы обеспечить правильный полет снаряда в воздухе, а полет будет правильным в том случае, если снаряд на всем своем пути будет лететь головной частью вперед. Как показали исследования, правильно летит в воздухе снаряд, вращающийся вокруг своей оси.
Снаряды для нарезных орудий делаются не шаровыми, как для гладкоствольных, а продолговатыми. На снарядах закрепляется медное кольцо — так называемый ведущий поясок. Когда снаряд под действием пороховых газов начинает двигаться в стволе, ведущий поясок врезается в нарезы (медь более мягкий металл, чем металл орудийных стволов) и снаряд одновременно с поступательным движением приобретает вращательное движение вокруг своей оси.
К созданию нарезных орудий русские артиллеристы приступили в 1856 г. Чтобы создать нарезные орудия с хорошими баллистическими качествами, потребовалось решить трудные задачи в области технологии и баллистики — науки, изучающей условия и законы движения снарядов в канале орудий и в воздухе. Эти задачи были решены.
В 1858–1859 гг. под руководством Н. В. Маиевского производились испытания 4-фунтовых нарезных медных пушек[6], заряжаемых с дула. Эти пушки, имевшие 6 винтовых нарезов и стрелявшие гранатой с цинковыми выступами, были приняты на вооружение в 1860 г.
Для дальнейшего повышения боевых свойств орудия было необходимо увеличивать дальность и меткость стрельбы. Увеличение дальности достигалось увеличением заряда, а это привело к увеличению давления в канале ствола. Нужен был более прочный ствол. Медь, бронза и чугун уступили место более прочному металлу — стали. Для повышения боевых свойств орудия необходимо было также правильно рассчитать начальную скорость снаряда, то есть ту скорость, с которой снаряд вылетает из орудия, и изучить полет снаряда в воздухе. За решение этой задачи взялся ученый-артиллерист Н. В. Маиевский, Его достижения в этой области были очень велики. Открытые им законы были положены в основу проектирования самых разнообразных артиллерийских систем.
Окончательное перевооружение русской артиллерии нарезными орудиями относится к 1867 г.
В 1867 г. были приняты на вооружение 4-фунтовые нарезные стальные орудия, заряжавшиеся с казенной части и имевшие клиновой затвор. В этом же году под наблюдением Н. В. Маиевского были спроектированы и изготовлены 8-, 9- и 10-дюймовые стальные береговые орудия, предназначавшиеся для стрельбы большими зарядами.
Позднее известный ученый-артиллерист профессор А. В. Гадолин предложил новый способ изготовления стволов дальнобойных и скорострельных орудий, а именно: делать ствол орудия не из одного, а из нескольких слоев. А. В. Гадолин детально разработал этот способ изготовления стволов и научно обосновал его. Кроме того, А. В. Гадолин предложил использовать так называемый призматический порох[7]. В России этот порох начали изготовлять раньше, чем в других государствах. Труды Н. В. Маиевского и А. В. Гадолина принесли заслуженную славу их авторам. Эти труды стали известны не только в России, но и в Западной Европе.
Немало труда в дело создания русской нарезной артиллерии вложил талантливый русский артиллерист С. С. Семенов. Особенно много внимания уделял он проектированию лафетов[8].
В 1867 г. он построил железный лафет для 6-дюймовой медной мортиры. А через год спроектировал лафеты к орудиям более крупных калибров — 8- 9-дюймовым. С. С. Семенов спроектировал я построил также лафеты для осадных и крепостных пушек. Эти лафеты были очень прочными и с успехом применялись даже в первую империалистическую войну.
Таким образом, в результате неустанного труда выдающихся русских ученых-артиллеристов в России уже к 70-м годам прошлого столетия имелись орудия, стрелявшие сравнительно далеко и метко. Количество калибров было сокращено: в основном в этот период изготовлялись орудия двух калибров — 4-фунтовые и 9-фунтовые, Орудия стали легче и прочнее.