Уезжая снова за границу, Маиевский ясно отдавал себе отчёт в том, что для получения желаемых баллистических качеств проектируемой пушки, для повышения начальной скорости следует увеличить вес заряда и, быть может, применить крупнозернистый порох, а для обеспечения достаточной прочности стен орудия следует скрепить ствол стальными кольцами; этот способ упрочнения стен орудийного ствола целиком оправдал себя в береговых артиллерийских системах.
Русское правительство, очевидно, в связи с начавшейся Франко-прусской войной 1870—1871 годов решило держать работы по изготовлению нового орудия в секрете. Редакции «Артиллерийского журнала» было дано распоряжение не печатать материалы, связанные с проектированием 4-фунтовой пушки, а в особенности с ходом работ на заводе Круппа.
К июлю 1870 года чертежи проектируемой пушки были готовы, о чём и доносил Маиевский в рапорте от 5 июля. Ствол был скреплён одним рядом стальных колец, что позволило получить начальную скорость 500 м/сек при максимальном давлении пороховых газов, не превышающем 2500 атмосфер, в то время как не скреплённый ствол мог выдержать давление лишь 1940 атмосфер. Длина хода нарезов ещё не была установлена, для этой цели предполагалось провести специальные стрельбы. Конструируя новую пушку, Маиевский позаботился и о некотором усовершенствовании её снаряда. В его внутренней полости, шестигранной формы, были предусмотрены поперечные насечки, которые должны были обеспечить образование более крупных осколков. Для правильного ведения снарядов по нарезам свинцовая оболочка была припаяна к корпусу снаряда, а её толщина была весьма большой, «чтобы момент инерции снаряда не был мал».
16 августа 1870 года Маиевский доносил в Главное артиллерийское управление о том, что Крупп намеревается преподнести русскому правительству 6 утяжелённых 4-фунтовых пушек. Подобный жест со стороны Круппа был вполне понятен. С одной стороны, он хотел выразить русскому правительству свою благодарность, а с другой —рассчитывал на получение крупных заказов на изготовление новых полевых пушек. Однако расчёты Круппа не оправдались. Пермская 4-фунтовая пушка при заряде, подобранном из крупнозернистого пороха, сообщала снаряду начальную скорость 500 м/сек при максимальном давлении 1700 атмосфер. К 22 января 1871 года 4-фунтовая пушка Пермского завода при испытании на живучесть выдержала около 1000 выстрелов. Все проведённые стрельбы свидетельствовали о том, что это орудие отечественного производства превосходит образец, выполненный заводом Крупна. Однако, несмотря на хорошие баллистические качества, утяжелённая 4-фунтовая пупка не была принята на вооружение русской армии. Вес орудия, равный 35 пудам, был признан слишком большим.
Но мысль об усовершенствовании 4-фунтовой полевой пушки не была оставлена. В 1874 году Артиллерийский комитет вновь предлагает Маиевскому разработать проект 4-фунтовой бронзовой пушки с увеличенной начальной скоростью и с весом, не превосходящим 30 пудов. Ещё с 1869 года Николай Владимирович стал привлекать к работам по проектированию нарезных орудий репетитора Михайловской артиллерийской академии поручика В.А. Пашкевича, исполнявшего одновременно обязанности правителя дел Баллистической комиссии Артиллерийского комитета. Маиевский поручил Пашкевичу часть работ по проектированию 4-фунтовой бронзовой пушки. Весной 1875 года опытный образец был изготовлен. Под непосредственным руководством Маиевского Пашкевич приступил к проведению опытных стрельб. Прежде всего, был подобран пороховой заряд, обеспечивающий требуемую начальную скорость, равную 470 м/сек; подбор заряда в то время производился эмпирически. Летом 1875 года приступили к сравнительным испытаниям утяжелённой 4-фунтовой бронзовой пушки и 9-фунтового полевого орудия. Опыты предусматривали определение меткости стрельбы и настильности траектории центра массы снаряда. Испытания показали высокие баллистические качества нового образца утяжелённой полевой 4-фунтовой пушки.
в 1870-х годах в сотрудничестве с другими членами Артиллерийского комитета Маиевский работал над созданием новых образцов артиллерийских систем. Совместно с Гадолиным он разрабатывал чертежи стволов орудий, известных под наименованием систем 1877 года. В это же время он проводил опыты над орудием с криволинейным каналом ствола, имеющим изгиб в вертикальной плоскости, и занимался изучением его баллистических свойств. Снаряд к этой пушке имел форму диска с овальным поперечным сечением; в качестве ведущего устройства служила специальная свинцовая оболочка. При движении снаряда по каналу ствола ему сообщалось вращение вокруг его оси симметрии, расположенной перпендикулярно к плоскости бросания. Совместное вращательное и поступательное движение снаряда обусловливало возникновение силы Магнуса, действующей в вертикальной плоскости и направленной вверх. Эта сила и должна была увеличить дальность стрельбы, что, собственно, и привлекало внимание артиллеристов к изучению баллистических качеств подобного орудия ещё в 1850-х годах. Орудие было изготовлено по проекту Маиевского в конце 1860-х годов. В создании орудия с криволинейным каналом принимал участие и уроженец Вышнего Волочка профессор И.А. Вышнеградский, сконструировавший специальный станок, с помощью которого производилась обработка канала ствола. В 1875 году орудие было испытано сравнительно с 4-фунтовой полевой пушкой. Дальность стрельбы опытной пушки оказалась втрое больше. Однако рассеивание снарядов было чрезвычайно большим, превосходя почти в 15 раз рассеивание при стрельбе из штатного образца. Пушка требовала значительного усовершенствования, которое и продолжалось позднее.