В первые годы жизни в имении среди изобретений Николая Николаевича преобладали транспортные и сельскохозяйственные средства — жатвенная машина, модернизированные плуги и сеялки, пароходные колеса, металлические шпалы и многое другое. Сконструировал Николай Николаевич и спецснаряд для перевозки различных тяжестей. Изобретение получило патент и благодарность санкт-петербургского Сельскохозяйственного музея.
В 1870-1880-ых годах в России и за рубежом в связи с бурным развитием электротехники инженеры и изобретатели начали проявлять большой интерес к аккумуляторам. Использовались они тогда на железнодорожном транспорте, на городских электростанциях, питавших сети освещения, и в только начавшемся строительстве подводных лодок. Николай Николаевич увлекся усовершенствованием аккумуляторов и предложил несколько удачных конструкций.
Над идеей связывать металлы вольтовой дугой Николай Николаевич работал давно, он понимал, какие огромные перспективы являет способ сварки металлов с посмощью электричества.
Исследования по спайке металлов при помощи вольтовой дуги, начатые изобретателем еще в молодости, Николай Николаевич завершил в 1882 и неутомимый исследователь впервые продемонстрировал новый метод электросварки.
Он разрабатывал и пробовал угольные электроды всевозможных сочетаний и форм, придумал целый ряд систем автоматических устройств для работы угольными электродами.
В 1892 «за успешное употребление дуги» в придуманной им электрической сварке Николай Николаевич был удостоен от Русского технического общества высшей награды — золотой медали.
