在合並談判如火如荼地進行時，趙永泰也開始了火炮的研制。對于明軍水師現在還主要靠火攻、近戰來取得海戰的勝利，趙永泰是嗤之以鼻。
之前得到消息，荷蘭只用了十幾艘軍艦就與福建水師三百多艘大小戰船在澎湖來來回回打了好幾個月，雖然後來荷蘭人退回了台灣，福建巡撫也向朝廷報了捷。但打贏了卻不敢繼續攻擊荷蘭在台灣的基地以收復全台，那只能說明福建水師損失很大或者根本攻不進荷蘭人的水軍基地。
這也可以想見，明軍水師的戰船火炮根本對付不了荷蘭人海軍基地的岸防火炮，無法對登錄部隊進行火力掩護。面對荷蘭人的重型火槍、火炮，光靠人多根本無法取得登陸戰的勝利。說不定福建水師已經攻擊過荷蘭人的基地，但是沒有成功，所以才沒有上報。
作為後世穿越者，趙永泰明白，火炮的威力才是決定海戰勝負的關鍵。
現在世界上流行的火炮有兩種︰一種是前裝滑膛炮，在大明被稱為紅衣大炮。笨重，但是射程遠，威力大。被大明上下認為是鎮國利器。當然，這種大炮在防守上還是很不錯的。努爾哈赤就是被這種炮給崩傷了，躺了幾個月後掛了。另一種是後裝滑膛炮，在大明被稱為弗朗機炮。這種炮輕便，不容易炸膛，裝填速度快。但是射程近，威力比紅衣大炮小。被此時的西洋戰船廣泛采用。畢竟現在的海戰炮戰距離也只有幾百米，遠了基本上命中就很低了。這種炮的射程完全可以滿足此時海戰的需要，高效的裝填速度更是受到海軍人員的喜愛。在同等的時間內打出更多的炮彈就可以給敵艦造成更多的傷害。
不過作為一個現代靈魂，趙永泰對近現代時的大炮巨艦很是著迷，很是有一點兒這種情結。而且就這個時代的來說，大威力火炮對海戰也有決定性的影響。要知道，5發32磅的炮彈對艦體造成的傷害絕對超過20發16磅的炮彈所造成的傷害。所以趙永泰毫不猶豫的選擇了前裝滑膛炮，再說以身管自緊技術完全可以大幅降低炮管的重量。當然，他也明白後裝炮才是以後的主角，但是現在還不能解決後裝結構的漏氣問題，所以只能先采用前裝的結構。
此時的紅衣大炮主要是110毫米到130毫米的口徑，畢竟身管太重，小口徑的前裝炮不如同口徑的後裝炮實用，其威力也差不了多少。
此時西方以炮彈重量對火炮進行分級，趙永泰對磅值不清楚，直接采用了口徑分級。
第一次試做的火炮口徑被定在了110毫米。實心彈重量不到11斤，大概也就12磅的樣子。此時明軍使用的這個口徑的火炮炮身重量就超過2200斤。
根據槍管的經驗，這次工匠們直接減掉了三成重量開始試驗。看得趙永泰冷汗直流，好在趙永泰一直強調安全生產，試驗時的保護很嚴密，就算發生爆炸也不太會發生什麼危險，所以趙永泰也沒有阻止。這樣也能減少不少試驗的時間。
畢竟炮管的鑄造時間較長，火炮的威力也遠超火槍，所以試驗時大家還是很小心，趙永泰對時間也沒有太高的要求。所以炮身的試驗也用了一個多月才完成。最終定型的炮身重量不到1500斤。炮身長2.53米，20倍徑，射程超過5里。對于這個時代來說，已經是一門不錯的攻城炮了。如果配上開花彈，也可用于野戰。一輛四輪馬車可以拉載一門炮和50發炮彈及所需火藥。
說道開花彈卻很讓趙永泰郁悶。趙家想辦法弄來了幾個會制作開花彈的工匠，但制出的開花彈卻讓趙永泰很是咬牙切齒了一番。
這種開花彈與其說是炮彈，不如說是炸彈。這種開花彈也是里邊裝填彈丸和火藥，但卻需要引線點燃。也就是說，在裝彈完成後，需要先點燃炮彈的引線，再點燃炮管里的發射藥。
為了防止炮彈引線在發射過程中熄滅或者弄斷，需要點燃後等一會才點燃發射藥。這就使得發炮手需要掌握比較精確的間隔時間，但這是很不現實的。稍一遲疑，就可能發生炮彈在管內爆炸。
問題還不止這個，因為是前裝式，所以炮彈與炮管之間是有空隙的，否則裝彈會很麻煩。這又造成了發射藥點燃後會有一部分燃氣沖到炮彈前面，很可能就會沖斷炮彈引線，或者點燃還未燃燒到的引線部分，從了縮短了炮彈的引爆時間。
試驗了幾十發，沒有兩發炮彈的爆炸時間是相同的，還有幾發啞彈。發射的時候更是讓人心驚肉跳，其中有一發剛飛出不到200米就爆炸了。以至于後面發射時都盡量縮短間隔時間。要說這個炸彈的威力還是不錯的，就是玩兒這個太需要技術了，搞不好就把小命兒玩兒沒了。也真難為現在明軍的炮兵了，從這方面來說，現在明軍炮兵的技術還真不錯。
為此，一群兵工廠的大老爺們又開始聚在一起抓耳撓腮，冥思苦想。
在一群人為開花彈郁悶的同時，130毫米口徑的火炮也制成了。炮長3米，同樣20倍徑，管身重2600多斤，實心彈重近18斤，約20磅，射程超過7里。此時明軍使用的同口徑炮管重超過4000斤，與他相比，新炮可以說是相當輕巧了。至少一輛馬車還可拉動它，勉強還可以用于野戰。
新式火炮被趙永泰命名為威遠炮。同時讓工匠們加緊70毫米、90毫米、150毫米炮的制造。他準備將其做成一個系列。小口徑火炮可以用于野戰，對戰海盜時也需要，在現代的電影里，此時的海盜多是跳幫戰。而且此時正在成為東亞海上霸主的鄭芝龍以後大多還是以近戰和跳幫戰作戰。如果以後真對上，面對其成百上千的小型戰船，主炮肯定是不夠用的，而且也太浪費了。對付小船，小口徑火炮才是最好的選擇。150毫米的火炮是為西方人準備的，他們現在的戰船主炮應該也有32磅的了。150毫米的實心彈重近28斤，約30磅。
對開花彈現在無可奈何，不過海戰主要還是用實心彈，所以目前需求不是很迫切。趙永泰也沒想過現在就能把荷蘭人趕跑。對他們在台灣的基地，現在還得忍著，至少在海戰上取得優勢以前是不適合去進攻有岸防炮守護的海軍基地的。
炮身制作完成還需要載體。最簡單的就是配上兩個輪子以方便運輸。現在鐵匠坊已經有了成熟的軸承技術，開發出了新型的軸承。將里邊的鋼珠換成了鋼柱，增強了軸承的承壓力。新型軸承還采用了高錳鋼，耐磨性也增加了很多。
使用了新型軸承車輪的炮車在馬路上可以達到30里的高速。但同時也帶來一個問題，在發炮時很容易後移。在車輪下面放上止退器，發炮時也會騰起來。這樣使得火炮在再次發射前需要重新瞄準，加大了火炮發射間隔時間。
為此趙永泰提出用彈簧制作一個緩沖機構。這樣火炮發射時的後坐力就首先作用在彈簧上，而彈簧的彈力釋放需要一段時間，就使得火炮發射時的瞬間後坐力變成了長時間的彈力釋放。車輪每個時刻所受的力就會減小很多，就可以讓炮車在發射時不會再騰起來。
當然，理論是比較簡單的，實做起來卻不是這麼簡單。不過有了方向，大家就可以一起想辦法。現在兵工廠的幾個匠師除了督促正常的生產、試驗全都投入到了這個機構的研制中。甚至趙永泰還又調來了幾個鐵匠坊的匠師，3名學堂一期生，5名學堂二期生。現在這里的一期生達到了7名，佔了一期總數的大半。因為現在二期生也到了三級，商行對三級生的渴求狀況得到緩解，這才能再調來3名一期生。現在一期生已經成為商行的技術骨干，趙永泰想調人也沒有那麼方便了。
于此同時，考慮到火炮在戰艦上的是使用，也讓他們一起研制艦用固定炮座。
這邊安排完了，趙永泰又跑到玻璃坊安排制作透鏡，雖然這些玻璃不是後世的光學玻璃，但在現在來說已經夠用了，畢竟現在的不論陸戰還是海戰接戰距離都比較近，雙方能隔個2里就算是比較遠了。嗯，還可以給老爺子制一副老花鏡，感覺他現在眼神不是太好了。
這次趙永泰在告訴了原理後，就讓幾個一二期生自己設計制作，他只是從旁做指導。最開始做的是望遠鏡，單筒的太簡單了，直接上雙筒的，而且還要有距離刻度。反正現在又不急著要，趙永泰下的指標是一個比一個狠，差點兒就成後世的野戰用望遠鏡了。
這家伙安排完活兒後，自己帶著幾個工匠開始做眼鏡，還感嘆了一句︰「人不夠用啊！」因為不知道後世所謂的度數是怎麼回事兒，直接讓工匠們按0.1毫米為一個間隔做了一系列的凸鏡和凹鏡。然後每一種凸鏡都做了一副眼鏡，讓老爺子挨個試，哪個舒服戴哪個。
雖然只是臨時起意為了讓老爺子看東西不那麼費神，但也為玻璃坊又增加了一種商品。這也是為什麼他能很自由地安排各個工坊的工匠為他做東西，因為基本上他做出的東西都能夠成為熱銷商品，還是獨家的。
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