刚回到营中五百名精干的夫役工匠就在一名主事和数名吏员的带领下来到了营门前。
朱天明命朱元锡安排人手引导工匠前往营区西侧的一大片空地安置，并让士兵为工匠搭建了营帐。
又把那名工部主事请到指挥部来办理了交接手续，临行前打赏了主事五两银子，那主事假意推脱了一番后收下了银子，喜滋滋的回衙门复命去了。
待工匠们全都安置好后，朱天明命人召来领头的几名大匠。
跟他们讲明要做的事后，展开图纸给他们讲解如何建造库房、生料搅拌车间、煅烧炉、摊晾包装车间、宿舍、办公等建筑，并详细说明了所有要求。
由于朱天明言明绝不克扣工匠的薪资，并让夫役工匠享受与神武卫军士相同的伙食待遇，并设立了一系列的奖惩政策后，工匠们的积极性空前高涨。
在朱天明的亲自督建及五百工匠的通力配合下，只用时六天就完成了库房的建设。
随后一边建设厂房，一边将工部送来的各种物料源源不断的运入仓库。
在整个水泥工厂建设临近完工之前，朱天明再次找舅舅要了三百名善于烧制砖石的工匠。
陈忠恕毫无耽搁的选了三百名工匠派给朱天明，还从营缮清吏司中选了一名员外郎一同前往协助。
到达军营完成安置后，员外郎廖秉仁率数名大匠来见朱天明，朱天明与几人寒暄过后开始教授他们烧纸水泥之法。
从选料、粉碎、预拌、煅烧、摊晾到质检、包装一一详细的讲解，又将石灰石、石膏、粘土、矿渣铁粉、粉煤灰的比例反复申明，让他们回去教给所有的工匠，并把所有工匠分组分工。
又过了数日，工厂全部建成，在这五百工匠遣回工部之前，朱天明特意让火头军采购了大量肉食，给所有建厂的工匠们摆了一次庆功宴，每人还奖励了一两银子。
随后负责生产的工匠们接管了工厂，开始依照朱天明所授的方法试制水泥。
五日后第一批水泥试制成功，朱天明命人以竹木制成模板，将水泥、河沙、碎石子等与水混合搅拌均匀制成混凝土。
在校场边上浇注了一个八角形地堡。待混凝土初凝后，拆除模板洒水养护。
两日后混凝土地堡完工，朱天明命人拉来一门弗朗机炮，分别以霰弹和实心弹炮击地堡。
结果霰弹几乎没对地堡造成任何损伤，实心弹也不过是留下了浅浅的一个小坑以及一道炮弹弹开的印痕。
看到效果朱天明非常满意，于是快马前往皇宫把这个好消息告知了崇祯，并邀请崇祯三日后前往神武卫校场亲自观验。
傍晚，朱天明刚进神武卫的营门，就被满脸得意笑容的毕懋康拦住了。
朱天明看忙下马问：“毕大人，可是有什么喜事吗？”
毕懋康喜道：“大好事呀，大人快随我来校场。”
朱天明满头问号的跟着神神秘秘的毕懋康来到了校场，发现宋应星、孙元化和一群科研人员及军官正等在那里。
朱天明过去和众人打了招呼，毕懋康手指着斜坡上的一段木桩急急的说：“大人，快看那根木桩。”
说完便挥了挥手中的小旗。只见坡上的军士一脚将木桩踹下随后便躲在了旁边矮墙后面。那木桩顺着斜坡滚下，突然一声惊天巨响把那木桩炸成了数块，尘土漫天飞扬。
在场的人一阵惊呼之后，毕懋康笑道：“我们根据手榴弹的发火机构和保险机构对地雷进行了改造，这种地雷拆去保险后一旦触发立刻引爆。
而且更加小巧便于运输和埋置。地雷外壳换成了预制破片的铸铁壳，里面的黑火药也换成了炸药，爆炸威力提升了十倍不止。”
朱天明也是大喜，忙让人取来一个新型地雷，扁圆柱状的铸铁壳体，周身遍布V型刻槽形成网状预制破片，
中间的圆柱状突起是触发引信，引信底部有一个保险插销。从形制来看已有了几分后世反步兵地雷的样子。
朱天明连连称赞，随后询问现在兵工厂的产量。
孙元化道：“近来扩充了不少人手，刚刚完成培训已经开始进入酸碱工坊，分别跟着熟手尝试着做工，产量也在稳步提升。
火器工坊的新人上手较快，现在产量大幅提升。现在每天新式火帽铳能产20杆左右，手榴弹80枚，纸壳弹约1000发左右。”
朱天明嘱咐道：“还要继续扩充人手，增加产量，但选人一定要宁缺毋滥，严格培训和考核。最重要的是稳步提升产量的同时，一定要确保质量，质量是最重要的。”
孙元化严肃道：“将军放心，这点我一直把控很严，每日所产我都是亲自带人检视。”
朱天明与几人又商讨了一番关于研发和生产的事宜，并告诉了大家三日后皇上要亲自来营中检视。
大家相互商议了一番接待皇帝及展示汇报的方案和细节。
三日后刚过未时，崇祯皇帝穿着便服只带了几名随扈来到营前。朱天明立刻带领所有主要人员到营门处跪迎崇祯皇帝。
崇祯皇帝笑着摆了摆手道：“罢了，朕今天便服前来，就不用那么拘礼了。众卿平身吧。”
朱天明带众人谢恩已毕，起身对崇祯说：“陛下，请先到营中品茶。”
崇祯迫不及待的说：“别麻烦了，直接带朕去看看你那个混凝土碉堡。”
朱天明知道崇祯比较着急，也不再客套，引领着崇祯到了校场中校阅台上。
指着远处的八角地堡道：“那就是用混凝土浇筑的，请陛下稍候。”
说罢让传令兵打出旗语，地堡百步外的炮兵阵位上已经准备好的两门百出弗朗机炮立刻装填霰弹，然后两炮齐发直接轰击在了地堡上。
随后炮兵又熟练的装填实心弹再次炮击地堡。
两轮炮击过后，另一侧又有十名火铳兵开始向着地堡齐射，五轮速射之后，又各自拿出一枚手榴弹向着地堡丢去。
一连串的爆炸声响起后，所有人停止了攻击。朱天明邀请崇祯到跟前检查，结果地堡上只有实心弹和手榴弹爆炸造成了一些不算很深的弹痕。
崇祯大悦，朱天明又道：“皇上先别急着高兴，还有好东西给您看。”
说着指向了一处又高又长的土坡，传令兵打出旗号，五名士兵从坡上推下了一个大石滚子。
随着石磙向下滚动，突然只见几团火光，烟尘四起，巨大的爆炸声随即传来，那大石滚子已被炸得粉碎。
崇祯大惊道：“地雷？”朱天明道：“是呀，这是孙大人、毕大人和宋大人带人研制的新型铁壳反步兵地雷。”
说着让人取来了一枚地雷，崇祯接过地雷仔细地看着，脸上的欣喜掩饰不住。
看了一会突然转头对孙元化等人说：“可以在炸药的外面加上一层铅珠铁砂，爆炸的时候这些铅珠铁砂可以对敌军造成更大的杀伤。”
孙元化等人听到崇祯皇帝的话俱是一愣，各自琢磨了一会儿，俱是满脸的惊喜。
宋应星激动道：“臣原本只以为朱大人乃是火器制造的不世之才，没想到陛下对火器的制造与使用更是精熟。臣佩服之至。”
崇祯面有得色的笑了笑，道：“诸位爱卿研制新型火器劳苦功高，待到大兴研究所建成之时，朕一并封赏。”众人立即下跪行礼谢恩。
崇祯挥手让众人起身，然后对朱天明问道：“能不能搞些野战炮出来？
现在的百出佛朗基炮射程不过数百步，即便是大样佛朗基和大将军炮射程也不过4、5里远，且这些炮动辄重数千上万斤，运送使用都极度不便。
再说这些火炮只能使用霰弹和实心弹，杀伤力也很有限。现在你能制造手榴弹了，是不是也可以制造些使用空心爆破弹的轻便火炮？”
朱天明沉思了一下，点头道：“嗯，我好好想想，看看以现在的能力，能制造什么方便好用的火炮。”
崇祯收住了笑容，拍了拍朱天明的肩膀，说了一句“拜托了”。
然后看着远方，幽幽的说了一句：“如果有后世的那种大炮，这次关外草原之战，折损的那三万人中会有很多人活下来。”
朱天明也在崇真的背上轻轻拍了一下道：“放心。”
朱天明向孙元化要了一些硫酸、硝酸、火碱和硝石，又让军需官去搞来一些上好的棉花。
回到自己的院子，刚和两个丫鬟聊了几句，就有士兵把酸液和棉花送来了。
朱天明把棉花交给两位丫鬟，让她们仔细的拣选最好的棉花，摘除里面残存的棉籽和其他杂质。两个丫鬟接过棉花开始认真的拣选。
他自己则回到了的实验室。开始制取硝化甘油，直到制取了一小罐硝化甘油后，朱天明小心翼翼的将这些硝化甘油放到了墙角的阴凉处，并用玻璃板盖好。
然后出门去寻了几块光滑的木板回来，用水冲洗干净放在屋中晾干。
这时两个丫鬟已经选好了棉花送来，朱天明用蒸馏水反复清洗了棉花，然后将洗净的棉花放入大号烧杯，加入蒸馏水和少量火碱，用酒精灯加热煮制，给棉花脱脂。
煮制完成后再用蒸馏水反复清洗后取出摊开晾干。
待脱脂棉花干燥之后，在加了硝石的冷水浴盆中放置一个大号烧杯，里面加入硝酸、硫酸制成混合酸液，待酸液稳定不再发热后，将已干燥的脱脂棉泡进混合酸液中。
待硝化反应结束后取出棉花用蒸馏水反复清洗。等到再次晾干后就制成了硝化纤维。
朱天明取出硝化甘油，小心翼翼地将硝化纤维不断放入硝化甘油中。
硝化纤维开始在硝化甘油中融化，等到饱和之后用玻璃棒轻轻搅拌均匀，罐子中的混合物已经变成了胶状。
朱天明把这些胶状物放在了光滑的木板上，摊开刮薄等待阴干，足足弄了7块大木板，等这些胶状物干燥后就是双基发射药了，也就是俗称的无烟火药。
第二天一早朱天明把所有干燥了的胶状物取下，用锋利的小铡刀仔细的切成细小的颗粒，全部放进一个小木匣中。
用竹勺取了一小勺走到院中，倒在一块石头上用火折子一点，瞬间“噗”的一声腾起一大团火光。
上前验看，石头上没有任何的残留，而且点燃时也没有任何的烟雾，这个燃烧的效果令朱天明非常满意。
随即朱天明回到房中将双基发射药的配方比例、制备方法和所有的注意事项详细的写了下来。
检查两遍没有问题后，朱天明叫来一名马弁，让他把发射药样品和写下的制备方法说明等送去给孙元化，嘱咐让孙元化开始安排试制。
然后靠在椅子上一边休息一边回忆着自己所了解的各型火炮，最后决定仿制pp89式60毫米迫击炮。
这种迫击炮结构简洁可靠操作简单，轻便灵巧便于运输。
决定后朱天明又仔细地回忆了一下该炮的结构和参数，然后起身走到绘图台前。
拿起一支用之前两个丫鬟买回的粘土和石墨烧制成的铅笔，开始绘制迫击炮、炮弹的结构图和各个部件的加工图纸，以及发射药柱和增程药袋的图纸和制作方法。
用了五天的时间，所有图纸终于绘制完成，反复检视测算了几次，修改了一些错误的数据后终于松了一口气。
休息一晚后，朱天明带着全部的图纸和技术资料来到了兵工厂，和孙元化寒暄客套了几句，发现孙元化的眼睛一直盯着那些图纸。
朱天明拍了拍图纸笑道：“孙大人，这可是宝贝呀，这是最新式的火炮，体积小、重量轻、射速快、威力大、射程还很远。”
听罢孙元化大喜，急着想一睹为快。
朱天明笑道：“孙大人不要着急，等毕大人和宋大人过来一起研究。”
说完命人把毕懋康、宋应星也请了过来。一盏茶才刚喝完，毕、宋二人就带了几名研究人员赶到了。
朱天明见人到齐了，就展开了图纸开始给大家进行讲解。众人津津有味的听着，有时目现疑惑有时满脸震惊有时兴奋欣喜。
待全部讲解完毕，众人开始提出各自的疑问，朱天明耐心细致的一一进行解释。
待大家全部搞懂之后，孙元化和兵工厂的几位大匠提出了自己的看法，其实整炮各部件制造问题不大。
最大的难点是螺口、螺纹和升降机螺杆的加工可能比较困难，需要手艺精良的老工匠慢慢的手工加工，可能进度会比较慢。
大家又反复的研究了制造工艺、流程和分工，待大家都觉得没有什么纰漏了，于是开始安排试制样炮。
样炮的制造不是几天可以完成的，朱天明决定利用这段时间去一趟山西，安排好杨万里走私的事情。
于是在兵工厂蹭了一顿午饭后，就去了皇宫。
随着小宦官到了御书房，崇祯正在批阅奏折，看到朱天明到来，笑着问：“今天怎么有空进宫来了？”
朱天明找了把椅子坐下，笑嘻嘻道：“当然是有大好事。兵工厂已经开始试制新型火炮了。”
崇祯闻言大喜，问道：“什么炮？多久可以造好？”
朱天明道：“60毫米迫击炮，这种炮重量只有三十多斤，炮兵熟练的话，射速能达到每分钟20到30发，最大射程能到五里左右。而且结构简单制造难度相对较低，便于大量装备部队。”
崇祯开心的站起身，在御书房中来回踱步，一边走一边说：“太好了，太好了。样炮多久可以造好？”
朱天明笑着答道：“别太激动，样炮制造怎么也需要一两个月。所以我想趁这段时间去一趟山西。
之前那个杨万里我已经安排他回山西了，准备让他全面接手之前那八家汉奸的走私生意，我打算让他把走私的粮食、盐糖中加入碳酸铅。
长时间吃这种加了料的粮食盐糖会造成造血系统、神经系统、消化系统和肾脏的严重损失，让他们丧失劳动和作战的能力，甚至无法生育。”
崇祯听完笑着挑起拇指道：“我就知道把那个杨万里交给你，你肯定能想出馊主意来坑建奴，果然阴损歹毒。”
朱天明干笑了两声道：“这样不但能削弱建奴，还能赚回不少银子。但是要想顺利的达成，还有几件困难的事得由你出面解决。”
崇祯拍着胸脯道：“你尽管说，我来想办法解决。”
朱天明从茶几的朱漆多子盒中抓起一块银锭饼，一边吃着一边说道：“为了让建奴相信，我和杨万里编了一套说辞，
就说他找门子花重金打通了王承恩的关系，还把自己的儿子也过继给了他，才得到王公公出手相助开脱了他的罪责。
后来又托王公公的人情搭上了卢象升的关系，才得以再次打通了走私商路，今后所有的收益王公公占四成，卢象升占三成，杨万里占三成。
所以得需要跟王承恩和卢象升打好招呼，让他们配合我和杨万里做戏。”
崇祯想了一下，吩咐值殿的小宦官去传王承恩，不一会王承恩便趋步进殿向崇祯和朱天明行了礼。
崇祯道：“王伴伴，朕有一件极其重要的事要交给天明和你去办。这件事关乎到家国大计，你要尽心竭力，且务必守口如瓶。”
王承恩听罢，立即跪倒以头触地道：“陛下放心，内臣必当鞠躬尽瘁，请陛下吩咐。”
崇祯让朱天明详细的讲解了计划和需要王承恩做的事情。
听罢王承恩沉思了一会道：“陛下，内臣推举一个人可以协助朱大人办好此事。”
崇祯好奇道：“何人？”
王承恩道：“此人名唤陈平安，在司理监办差，是内臣的一个小徒弟。这人有些小聪明，而且对陛下忠心耿耿。
可以让他陪朱大人去趟山西，我再给卢大人和那杨万里写上几封亲笔信，让他一起带过去。
此外那杨万里的儿子也可以送到内臣邢台府老家中，暂且改姓王，由内臣的家人照料。这样可以更好的掩人耳目。”
崇祯对王承恩的思虑很是满意，要朱天明和王承恩好好商议那两封信该怎么写。
准备就绪后，崇祯让王承恩退了下去，自己提起御笔给卢象升写了一道秘旨，让卢象升全力配合朱天明。
出了皇宫，朱天明去了一趟北镇抚司，见了李若琏和高文采，把整个计划详详细细的和锦衣卫的这两位负责人介绍了一遍，然后请两位专业的大特务帮自己完善一下计划，查漏补缺。
二人在细节上给朱天明出了一些主意。
最后二人觉得此事重大，所以留下高文采管理锦衣卫日常事务，由李若琏亲自带人陪朱天明去山西，帮他安排好一切事宜。
朱天明大喜，连连道谢并约定三日后一起出发。
朱天明回到驻地，召集了李炬、朱元锡、孙元化、毕懋康、宋应星和一切主要负责人，详细安排交代了军事练兵、科研生产的所有事宜，尤其是样炮试制的事情。
然后朱天明取来一个竹筒，从里面抽出数十张图纸。这是仿照柯尔特1860陆军式转轮手枪和简易木制膛线拉床的图纸。
这款转轮火帽枪的弹巢内可一次装填6发弹药，有较好的火力持续性，口径1.1厘米威力巨大且枪管内刻有膛线，极大的提高了弹道稳定性和射击精度。
作战之前依次在弹巢的六个弹仓内装入发射药及铅丸，用弹仓前端的折叠式压弹杆压实，在弹仓尾部的传火孔上依次安装火帽，作战时可六发连续射击。
朱天明想以此枪作为军官、斥候的防身火器。膛线拉床是按照当前工艺水平，比较易于制造和使用的技术设计的。
膛线加工主要靠一支精钢打造的勾状拉刀，刀头周围绑着木头用来稳定刀头在枪管中的位置，刀刃下面有一块可以拆卸的木片，木片与刀头中间可以塞硬纸片或薄木片用来调节拉刀的切削深度。
因为一次进刀量太大切削阻力太大，会影响加工精度，所以一条膛线会分几次拉完，一般是拉完一圈膛线之后塞入纸片再拉一圈，直到所有的阴线加工到所需深度。
拉床的主要结构是一根表面加工有螺旋形槽的木制圆柱，圆柱通过一个带圆孔的挡板，圆孔上安装有木楔，楔子卡进圆柱的螺旋槽里面。
把挡板固定以后，拉动圆柱，因为木楔的限制，圆柱运动的同时只能同步旋转。把拉刀和圆柱连接在一起，拉刀拉动的同时就能同步旋转，这样就能拉出螺旋形的膛线。
朱天明让兵工厂大量生产膛线拉床，后续生产的火帽步枪的枪管也需要加工膛线。
为了便于加工，可在枪管未进行硬化处理之前先进行膛线加工，然后再进行渗碳钢化和淬火处理。等大家都充分理解吃透后，朱天明才放心地回去做出发的准备。