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俄国舰队在上层甲板的卡伦炮上装填了爆炸球形弹对土耳其战舰射击，后来称之为纳西莫夫爆炸弹。这种炮弹此前实际在陆军中早已经大量使用了至少几百年。由于爆炸球形弹可靠性低，且不能随便搬动，而战舰上往往因为颠簸摇晃，经常出现球形弹满甲板滚动的情况，因此海军认为在主力战舰上使用爆炸弹太危险，尽管实心击毁球形弹射击舰船效果不佳，但依旧是禁止在轻型巡航舰及以上的战舰上使用爆炸球形弹。而安装臼炮的帆桨炮艇和小型双桅纵帆船很早就大量使用爆炸球形弹轰击海岸炮台、城市等目标。早期的陆军使用的爆炸弹为空心铸铁球，海军拒绝使用的关键在于引信不可靠。在球形铸铁弹壳上直接留出导火索引信孔，内填黑色火药，而引信通常直接插在孔内。引信最初使用硝化的软木塞，射击前需要点燃塞入炮膛，后来改为导火索引信，由发射时炮膛火药点燃。
用爆炸球形弹作战最关键是可靠点燃炮弹引信。相比早期先点燃炮弹引信再装入炮膛的模式，实行由发射火药点燃炮弹引信要稳妥得多，至少不会因为发射药瞎火或误装导致炮弹在炮膛内爆炸。装填爆炸弹必须要将引信对准炮口方向而不是发射药方向，由于球形弹加工历来不规范，误差较大，炮弹与身管之间有缝隙（称为游隙）。开火时高压发射药火焰会通过游隙点着炮弹引信。如果引信朝向发射药，容易导致引信快燃或直接引爆爆炸弹。采用短管炮发射爆炸球形弹的初衷是使炮弹引信容易对准炮口方向。拿破仑战争之后，法国炮兵军官亨利?约瑟夫?佩克桑研制了一种发射爆炸弹的火炮，这种炮是卡伦炮的改进，使之更便于发射爆炸球形弹。1824年，这种炮通过击碎一艘双层甲板船显示了它的潜力。
虽然英法两国海军都于三十年代末采用了佩克桑设计的火炮，但它依然被看作是发射实心弹的专用武器。海军战舰上，在发射爆炸球形弹的火炮边上，都备有装满水的小木桶，一旦发生炮弹滞留膛内，则朝炮筒内灌水浇灭可能被引燃的引信。为在发射时可靠点燃炮弹引信，也出现了很多通过改动炮弹的解决办法。另外的办法是在球形弹引信周围绑个小突笋环，装填时炮弹不会发生滚动，而是滑入炮膛。拿破仑战争后期，爆炸弹的引信装置发生了一次重要的、但是没有引起重视的变革。为使炮弹不会因为引信过短而早炸，1820年开始采用管状的信管引信。所谓管状引信是在原来引信孔打进长软木管，使发射焰不会直接点着装药。木信管底部深入球形弹装药内，侧壁有导火孔与黑色火药装药相连，管底有一节引信保证炮弹有一个起码的最小爆炸时间，使炮弹在一定射距内不会爆炸。而管上部引信伸出球形弹，用于控制炮弹爆炸时间。虽然使用信管引信的爆炸弹比直接点装药的爆炸弹可靠得多，但是依旧被海军拒绝在主力战舰上使用。
俄国海军首次将其用于主力战舰并非在技术上有多少改进，在主力战舰上用这种危险的炮弹作战更多的是勇气使然。纳西莫夫的作战计划和敢于锚泊的信心，完全是建立在爆炸弹的基础上的。遭到俄国舰队突袭后，土耳其战舰开始砍断缆绳逃跑。由于风向是由东面的外海吹向陆地，夹在海岸和俄国舰队之间的土耳其风帆巡航舰和运输船只能先掉头向西南，然后沿海岸航行，绕过俄国战列舰纵列。但是俄国海军训练有素的水手们用一阵阵密集炮火的齐射，使土耳其海军的逃跑企图彻底破灭。
纳西莫夫舰队射击顺序是对升帆的目标依次射击，使其失去控制之后再回头予以摧毁。多数土耳其巡航舰刚刚掉头升帆，就被炮火打得失去了控制，然后被风吹向海岸。爆炸弹命中木质风帆战舰效果非常致命，一发就使中弹部位附近的结构分崩离析，战舰舱内的隔板有的被炸飞到了锡诺普码头上。运输帆船被爆炸弹命中后，上面装载的弹药发生了爆炸，整条船彻底散架解体。近半个小时，土耳其战舰几乎都被打得失控，被风吹上了浅滩或撞上了码头。奥斯曼帕夏的旗舰“阿夫尼安拉”号航行得最远，横过整个俄国海军纵列，直跑到海湾西端才被摧毁。由于使用的是爆炸球形弹，被击毁的船只多数解体，土耳其人员大部分落水，海湾内飘浮着大量的战舰的木料碎片和杂物。俄国人对落水的土耳其士兵进行了射击，很多人被击毙在海中。事后英法对此表示震惊，并开始妖魔化俄国。
锡诺普海战中爆炸球形弹的应用，使得在海洋上横行了几百年的木质风帆战舰彻底走向消亡。在随后的战斗中，无论是俄国还是土耳其，或卷入战端的英国和法国，都充分意识到了爆炸弹和蒸汽机对海战的深刻影响。这种影响的后果对不同国家意味着不同的结局。尽管在这场战争中还要使用1853年之前建造的木质战舰作战，但战术和作战行动都开始尝试变革或因不知所措出现了混乱。俄国在失去了英国进口的大批蒸汽机后，不得不用风帆舰队作战。而尼古拉一世对战争进程判断的失误，使得俄国海军不可能在英法舰队到来前消灭土耳其舰队。而英法舰队抵达君士坦丁堡后，俄国海军企图袭击土耳其重要地区的计划也彻底落空。
从月18日锡诺普获胜，到1854年4月10日英法舰队进入黑海期间，俄国海军在黑海具有绝对制海权，然而却竟然无所作为。在对“塔伊夫”号蒸汽明轮巡航舰的拦截和追击中，纳西莫夫深刻体会到了风帆战舰的局限，在面对更加强大的英法蒸汽动力战舰，俄国海军根本无法获胜。1854年4月10日，英国的蒸汽巡航舰炮击了俄国黑海城市敖德萨，并且幽灵般地出现在克里米亚半岛外海，对塞瓦斯托波尔要塞进行侦察。俄国黑海舰队分舰队司令门契科夫在得到这个情况后认为“我们无法阻止他们，我们的战舰无法追上他们”。俄国黑海舰队司令科尔尼诺夫在4月主张积极出海的计划遭到了各分舰队的指挥官们反对。包括纳西莫夫、总司令孟什科夫在内，都主张利用战舰防御塞瓦斯托波尔要塞。
几次与蒸汽巡航舰交战的经验，使俄国海军将领们了解到风帆舰队面对蒸汽战舰是难以取得射击阵位的，而蒸汽战舰却能够迅速进入风帆战舰的射击死角。纳西莫夫曾经指出“我们很可能自始至终都无法使火炮瞄准敌人，相反风向会使我们的战舰在一些方向上变得非常迟钝，敌人却能够充分利用这些弱点”。俄国海军战术出现的这种不知所措，某种程度上可以说是与蒸汽巡航舰交战造成的影响。在取得锡诺普海战辉煌的胜利后，俄国海军舰队一直困守塞瓦斯托波尔，再也没有出海进行交战直至覆灭。。这是一个庞大帝国在工业时代来临时的悲哀。锡诺普海战成为了人类历史上最后一次大规模的风帆战舰的海战。