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.
Жизненной оказалась разработанная им новая технология восстановления артиллерийских орудий, вышедших из строя, и снарядов, плохо изготовленных и считавшихся непригодными. Он разработал способ обработки поверхностей бомб и ядер «с гребнями и шишками» настолько успешно, что тысячи снарядов возвратились на вооружение. Он успешно применил особые способы для заделки раковины отдельно для медных и для чугунных орудий. Нартов разработал способы заделки даже сквозных трещин в стволе пушек, гаубиц и мортир, считавшихся абсолютно никуда не годными. Испытания «огненными пробами» показали живучесть восстановленных пушек.
За время с 10 января 1745 года по 1 января 1756 года Нартов со своими помощниками заделал 26 201 раковину и возвратил в строй 914 пушек, гаубиц и мортир, принадлежавших сухопутной и морской артиллерии. Для восстановления погибшей пушки и возвращения ее в строй Нартов расходовал «секретных» материалов на одну копейку.
Военно-технические успехи Нартова были столь изумительны, давали такой потрясающий экономический эффект, что даже в ту эпоху их невозможно было не признать. 2 мая 1746 года был дан указ о награждении его за создание новых способов литья и сверления пушек, обтачивания снарядов и заделки раковин в каналах орудий. Нартов получил пять тысяч рублей. Правительство подтвердило, что его жалованье должно составлять тысячу двести рублей в год, и предписало выдать все недоплаченные деньги со времени «правления принцессы Анны Брауншвейг-Люнебурской». Кроме того, ему отписали деревни в Новгородском уезде. После перечисления изобретений в правительственном указе было особо отмечено о них, что таких изобретений «в России еще не бывало».
Нартов был назначен советником высшего органа, ведавшего артиллерией и инженерной обороной страны. Как советник Канцелярии Главной артиллерии и фортификации, он принял участие в работе комиссии сенаторов Бутурлина и Одоевского, обследовавшей ход строительства в Кронштадте.
Характер, принципы Нартова прекрасно проявились во время работ в Кронштадте. Он созвал мастеров, ознакомил их со своим проектом ответственнейшего узла сооружений — шлюзовых ворот Большого кронштадтского канала и доков.
Известно знаменитое высказывание Суворова, что каждый солдат для победы должен знать «свой маневр», то есть понимать, какие задачи ставит перед ним командование в предстоящем сражении. Нартов, действуя на фронте труда, всегда считал, что каждый мастер должен понимать «свой технический маневр», ясно представлять задачу, ее решение и место в общей системе работ.