火药（或炸药）的研究试制还算顺利，基本不用刘星羽再分心。但是光有炸药，还只是制造火炮的第一步，更关键的，是制造出能够承受炸药爆炸的威力，并能使这股力量向预定的方向释放，推动弹丸飞行的炮管，至于其他的平衡、瞄准、转动、升降的机构，也是一堆麻烦事，但不像炮管那么关键，星羽提出了一些构想让科学院去研究，自己则全力主持炮管的研制。
一开始，刘星羽就想用钢来做炮管。这个想法也不是没有一点技术基础，科学院从矿石里提炼出了几种新的金属，在星羽的主持下，实验出了几个系列的合金，虽然冶炼锻打比较困难，但其性能确实远超普通的钢铁。在泉州时，星羽已经和匠人们制作出了水压机的模型，利用不同面积的活塞传导压力，在局部产生较大的压强。在刘星羽看来，只要按比例把水压机放大，得到更大压力范围的水压机，就可以通过锻压得到质地均匀密实的金属，合金难以冶炼锻打的问题便能解决。这个想法是不错，但真正实行起来，就碰到了许多拦路虎。最先一个，要承受更大的压力，水压机传导水压的管壁必须有足够的强度。以前制作的模型，是用竹木等材料加箍的方法来制作，现在却不能满足需要了，水压机传导水压的管子，必须用密闭的钢管。这竟然成了一个死循环：研制更大压力的水压机，是为了生产钢管，可制做水压机本身就需要钢管。好在星羽的思维没被这个圈子给圈进去，成立了专门的攻关小组，想出用分片制作钢片，最后拼起来制成圆筒的法子，先研制较小压力的水压机，然后再慢慢生产需要的材料，逐渐提高水压机的压力等级。话说起来简单，做起来可没那么容易，为了保证拼起来的钢片刚刚好不漏水，桃源的材料精细加工可以说连上了几个台阶才能满足需要，后来随着压力的提高，拼接的钢片不能胜任，攻关小组又想出加钢箍、内套轧棒用钢片重叠缠绕法热轧等方法生产密封钢管的法子，逐渐把水压机的压力等级提高到一百五十吨级。不过，这已经是桃源海上义勇用上火炮一段时间之后的事情了。当然，研制水压机的意义绝对仅仅不在于制造火炮，对桃源的整体工业技术的提高都有着引导性的作用，因此刘星羽对这个课题一直保持着相当的关注，使之在科学院的研究课题中持续处于最重要的地位，才能不间断的进行下去。
第一台十吨级的水压机试制出来后，刘星羽突然发现：只研制水压机还有些不够，水压机锻压出来的只是实心的钢锭，就算通过模具，也只能拉出实心钢棒，如何把它变成无缝钢管还是一个难题。他考虑了一番，又和科学院的人商讨了几次，确定了两种方案。第一，钻削，利用特制的钻头钻孔切削，得到无缝钢管;第二，热拔，在拉出钢棒的模具中间增设一根与钢管内径相同的模棒，将锻压好的钢材趁热拔过去，也可得到无缝钢管。这两种方案对加工机器的要求都非常严格，钻头钻杆的水平精度和模棒的垂直精确度都必须相当高，否则随着钢管长度的增加，很有可能使钻杆和模棒断折。另外，加工时的震动也必须很小，否则也无法进行加工。此外钻头刀具的材料和形状、刀具的组合与安装、钻进时的润滑降温和出渣，以及模棒与钢材的脱离、热拔的夹具等等，也是马虎不得的事情。热拔的方法受到水压机的研制进度限制，没有那么大压力的水压机，无法用别的机械来替代，暂时作为先导课题研究模棒和夹具（后来模棒的研究成果与水压机的课题交流，被用于缠绕法生产钢管，当然这种缠绕法也被引入无缝钢管的攻关小组，成为第三种方案，最终发展成多层错缝缠绕法，主要用于火枪枪管的生产，这是后话不提），首先进行全面研究的，是切削法。
利用水力推动钻床打孔的机械，当年在泉州时匠人们已经制作出来了，不过那只是用在木头上钻孔的，而且木头的厚度也不算太大，如今要用钻床在一段钢棒上钻孔，必须重新设计制作一种钻床。虽然原理相同，但制作标准大不一样，其中的辛苦不必细表，好不容易制作出一台钻床，安装时居然发现，一般的地面处理根本无法满足这台钻床的工作要求。为此又重新设计制作更高精度的水准仪和经纬仪，严格控制钻床安装的水平，又用混凝土加固地面，甚至在地面相应的位置预先埋设地脚螺栓固定钻床，一番处理后，桃源首台钻钢材的钻床终于在钢板上钻出了一个浑圆的孔。但当大家克制不住喜悦，再接再厉，试着钻一根钢棒时，深度稍一增加，钻杆就吃不住力断了。为此，又是一段紧张的攻关，总算通过改换钻杆材料以及重新设计的钻头安装组合克服了这个问题。当然，和水压机的情况相同，所有的问题都解决掉的时候，桃源的海上义勇早已用上了火炮。
实际上，出现的问题如此之多，刘星羽已经明白：用钢材造炮，虽然是个好主意，可惜桃源乃至整个时代的科学技术的积累太薄弱，即使桃源有了相当明确的解决问题的思路与方向，也只能一个方面一个方面的逐步推进，想要制造出可供使用的钢质火炮，没有数年的时间厚积薄发，完全是不可能的。如果从历史的角度来看，这样的进步速度绝对可以称得上是神速，但对于眼下的需要来说，时间上肯定来不及。他也只好退而求其次，先用青铜铸造火炮装备桃源海上义勇。