Ценные свойства, заложенные в этой идее, были в значительной степени затушеваны недостатками первых конструктивных решений, имевших склонность к преждевременным взрывам. К этому еще необходимо добавить низкую эффективность стрельбы сферическими шрапнельными снарядами: интенсивные исследования, проведенные в 1819 и 1852 годах, показали что 17 % и 22 % выстрелов соответственно оканчивались неудачей. Изначально посчитали, что это связано с положением запала в сочетании с воздействием воздуха в момент выстрела; в некоторых случаях это связывали со слабостью стенок снаряда, не выдерживающих давления пороховых газов при выстреле. В 1850 году полковник Боксер предложил свой запал и увеличил толщину стенок снаряда. Но и это не решило проблемы. Основные причины неудачных выстрелов связывали с тем, что:
1. Запал при выстреле выталкивался весом пуль в снаряде, вызывая попадание вспышки пороха (МВВ) на взрывной заряд.
2. Трение снаряда вызывало достаточный нагрев, чтобы взорвать заряд.
Было предпринято две попытки исправить положение: покрытие внутренней поверхности снаряда цементом (чтобы снизить трение) и закрепление начинки снаряда (сферических пуль) смолой, серой, гипсом и другими материалами. Кроме того, уменьшили взрывной заряд. Ничто из этого не помогло.
Были проведены дополнительные эксперименты, с целью выяснить, наконец, причины этих преждевременных взрывов. Эксперименты 1852, 1853 и 1854 годов показали, что первопричиной проблем было взаимодействие пороха и пуль. В 1852 году полковник Боксер предложил отделить пули от пороха диафрагмой. Эксперименты со снарядами такой конструкции прошли очень успешно, и 1 октября 1853 года Комитет по техническому перевооружению артиллерии рекомендовал их расширенное производство с целью их внедрения. Диафрагма Боксера, предварительно утвержденная 23 марта 1854 года, отделяла порох от пуль цилиндрическим жестяным стаканом, вставляемым в отверстие под детонатор. Такие модернизированные снаряды назывались «Усовершенствованные снаряды Шрапнеля» (
1) пустыми, готовыми к заправке насыпью (только для Индии);
2) пустыми, клепаными;
3) полностью снаряженными.
Снаряды с диафрагмой Боксера имеют шесть преимуществ перед первыми сферическими снарядами:
1. Абсолютная гарантия от преждевременных разрывов.
2. Возможность полноценного заряжания орудия, что повышает их эффективность до расстояний, определяемых параметрами орудия.
3. Снижение дисперсного эффекта вышибного заряда на разлет пуль.
4. Решается проблема слипания пуль.
5. Упрощается хранение снарядов.
6. Повышенная безопасность при транспортировке полностью снаряженных снарядов.
Усовершенствованные снаряды Шрапнеля, узнаваемые по выступающим стаканам, оказались «устаревшими, вышедшими из употребления» уже через несколько лет после их внедрения.
Отказ от гладкоствольных орудий сделал все сферические снаряды «вышедшими из употребления», а введение нарезных пушек и гаубиц, можно сказать, открыло новую эру современной шрапнели, по крайней мере ее внутреннего строения. Применение нарезных казнозарядных орудий привело к ослаблению продольными бороздками стенок чугунного корпуса снаряда, к которому крепилась головная часть, усиленная слоем чугуна. В нижней части корпуса монтировался отсек, в котором размещался жестяной стакан с взрывным зарядом. Над стаканом устанавливалась железная диафрагма с отверстием посередине, через которое пропускалась центральная трубка, соединявшая детонатор с жестяным стаканом с порохом. На диафрагму укладывались свинцовые пули и сурьма, спрессованная со смолой. Капсюль, ввинчиваемый в верх трубки, обеспечивал пропускание разряда из детонатора к взрывному заряду.