Маиевский был в курсе успехов Обуховского завода по освоению производства стволов из стали и видел, что в ближайшее время можно будет наладить изготовление орудий с клиновым затвором и в России. Это позволило ему уже в 1863 году отказаться от заказа Круппу орудий, заряжающихся с дула, и настоять на осуществлении задуманных им ещё в России проектов 4-фунтовой и 8-дюймовой стальных пушек с клиновым затвором. В 1864 году спроектированные Маиевским заряжающиеся с казённой части орудия были готовы.
Изготовленная на заводе Круппа 8-дюймовая береговая пушка конструкции Маиевского обладала чрезвычайно высокими баллистическими свойствами. Начальная скорость снаряда достигала 420 м/сек. Это было первое заряжающееся с казённой части орудие большого калибра. При испытании оно выдержало 700 выстрелов, причём была установлена возможность применения снарядов крупного калибра со свинцовой оболочкой, игравшей роль ведущего устройства.
Пушка конструкции Маиевского была передана на хранение в Михайловскую артиллерийскую академию. Официальный документ гласил: «Орудие за №110 независимо от своего исторического значения для артиллерийского дала, независимо от своей замечательной прочности, независимо от того, что оно есть единственное в свете береговое нарезное орудие, превосходно выдержавшее слишком 700 выстрелов, имеет ещё особенно местное значение для России, как представитель орудий, на которых основывается защита берегов государства. Орудие за №110 изготовлено не в России, но оно задумано в России, составляет результат долгих исследований, производившихся в России, есть представитель многих орудий, на которых основывается защита России, и потому наша артиллерия имеет полное основание гордиться им». Это орудие хранится в Музее артиллерии, инженерных войск и войск связи в Санкт-Петербурге.
В 1866 году Маиевский был вновь направлен в Эссен. 4-фунтовые заряжающиеся с казённой части пушки были уже готовы. Маиевский должен был приспособить к замку этих систем кольца Бродвеля, служившие для устранения прорыва пороховых газов, и наблюдать за испытанием пушек «в окончательно отделанном виде». В 1865 году новый образец 4-фунтовой полевой пушки был введён на вооружение русской армии.
В 1866 году Маиевский закончил проект 9-дюймовой береговой пушки, которая также заряжалась с казённой части. Для увеличения прочности стен ствола Маиевский решил скрепить его стальными кольцами. Для этого он воспользовался последними достижениями отечественной артиллерийской науки, теорией скрепления орудийных стволов, созданной его товарищем по Академии и Комитету А.В. Гадолиным. Первый вариант заряжающейся с казённой части стальной 9-дюймовой пушки был изготовлен в 1867 году. Артиллерийский комитет вновь командировал Маиевского на завод Круппа. На этот раз он должен был руководить испытанием спроектированной им 9-дюймовой системы.
Опыты по определению боевых и баллистических качеств нового орудия вскоре были закончены, но нужных результатов получить не удалось: начальная скорость оказалась равной всего лишь 376 м/сек. По бронепробиваемости орудие уступало пушке того же калибра английской фирмы «Армстронг». Однако русский конструктор продолжал настойчиво работать над улучшением характеристик орудия. Маиевский отдавал себе отчёт в том, что низкая начальная скорость была вызвана применением недостаточно эффективного мелкозернистого артиллерийского пороха. Ещё в самом начале 1860-х годов совместно с А.В. Гадолиным он разрабатывал медленно горящий призматический порох, который должен был обеспечить более равномерное распределение кривой давления по длине канала ствола. Такое изменение давления обусловливало повышение начальной скорости. В 1862 году работа Маиевского и Гадолина над призматическим порохом была завершена, а вскоре благодаря энергичной деятельности И.А. Вышнеградского удалось наладить массовое производство пороха на Охтенском заводе. Это было крупным достижением отечественной артиллерийской науки и техники, в результате чего изготовление нового сорта пороха было освоено в России намного раньше, чем в Западной Европе и Америке. Для получения более высоких баллистических качеств проектируемой 9-дюймовой береговой пушки Маиевский и решил использовать для заряда новый более эффективный призматический порох.
Второй вариант 9-дюймовой нарезной береговой пушки был изготовлен довольно быстро. Заряд из призматического пороха весом 51 фунт обеспечивал начальную скорость в 400 м/сек при максимальном давлении, не превосходящем установленной границы. На этот раз система Маиевского показала значительно лучшие баллистические качества, чем береговое орудие Армстронга.
Одновременно с работой по созданию 9-дюймовой береговой пушки Маиевский занимался конструированием ещё более могущественной системы — 11-дюймового берегового орудия. Ещё в 1863 году он работал над конструированием орудия такого калибра. Заряжающаяся с дула пушка была отлита из бронзы, что не позволяло стенам ствола выдерживать сколько-нибудь значительные давления, а поэтому и начальная скорость не превышала 300 м/сек. 11-дюймовая заряжающаяся с казённой части береговая пушка была спроектирована по подобию 9-дюймового орудия: ствол был скреплён стальными кольцами, в качестве заряда использован призматический порох. Испытания опытной 11-дюймовой пушки дали прекрасные результаты. Начальная скорость достигала 390 м/сек. Орудие было признано первоклассным. В дальнейшем Маиевскому удалось ещё более увеличить начальную скорость, доведя её до 420 м/сек.
Долголетняя усиленная работа русских учёных-артиллеристов по проектированию береговых систем увенчалась полным успехом. Теория скрепления орудийных стволов, созданная А.В. Гадолиным, разработка Н.В. Маиевским и А.В. Гадолиным призматического пороха и его массовое производство, поставленное И.А. Вышнеградским, блестящий успех Н.В. Маиевского в проектировании и испытании нарезных орудий — вот факторы, обеспечившие России мировое первенство в прогрессе военной техники. Создание первоклассных береговых систем явилось крупнейшим событием в военных кругах Европы и Америки. Россия стала обладательницей могущественных орудий, позволявших значительно усилить оборону морских границ государства. Многие страны западной Европы были вынуждены обращаться к России за специальным разрешением на производство пушек, спроектированных Маиевским. Вскоре эти системы поступили на вооружение береговой артиллерии Пруссии, Бельгии и Австрии.
К концу 1860-х годов Н.В. Маиевский обладал громадным авторитетом как специалист по проектированию крупнокалиберных артиллерийских систем, заряжающихся с казённой части. Владелец одной из самых известных на Западе фирм Фридрих Крупп неоднократно обращался к нему за советами по различным техническим вопросам.
Занимаясь проектированием орудий и составлением чертежей стволов, Маиевский всегда стремился найти закон изменения давления пороховых газов по длине канала ствола. Во время пребывания на заводе Крупна ему представилась возможность приступить к давно задуманным опытам.
Знакомство с новым хронографом Лебуланже и его автором позволило Маиевскому получить в 1867 году данные, позволившие ему впервые в истории артиллерийской науки установить кривую распределения давления пороховых газов в канале нарезной пушки. Для обработки опытных данных он обратился к неопубликованным ещё в то время формулам интерполирования своего друга академика П.Л. Чебышёва. Описание опытов по установлению кривой давления и обработка их результатов были опубликованы Маиевским в статье «Об опытах, проведённых в ноябре месяце 1867 года на сталелитейном заводе Крупна над определением давлений пороховых газов в канале орудий».
Маиевский решил воспользоваться хронографом Лебуланже также и для определения закона сопротивления воздуха движению как сферических, так и продолговатых снарядов. До 1867 года достаточно надёжного прибора не было, и поэтому в продолжение 10 лет Маиевский не имел возможности приступить к подобным опытам. Маиевский ознакомился с экспериментами Лебуланже по определению закона сопротивления воздуха движению продолговатых снарядов 4-фунтовой нарезной пушки и напечатал свои соображения в небольшой заметке «Упражнения в опытной баллистике» (1868).
