使一艘体积巨大的钢铁船航行在海上，需要过去造船业完全没有的三项技术：一是金属结构技术，可建造更大、更坚固和更轻便的船体；二是螺旋桨推进，可以更有效地使用动力，产生比明轮更大的速度；三是汽轮机，它与减速齿轮装置及高压锅炉联合使用，把燃料转变成运动能量。
完全用金属造的船“艾伦·曼比”号出现于“克莱蒙特”号问世后15年，于1821年下水。但它没有受到重视。1834年，一场大暴风雨把许多船刮到英国海岸，巨浪把木船打得四分五裂，而一艘铁造的38米长的“加里·欧文”号只受到轻伤，并靠着蒸汽动力回到了港口。12年后，第一艘全用金属制造的班轮“大不列颠”号在爱尔兰附近触礁搁浅近一年还没有破裂，后来被拖救出险，又恢复了航运。这些情况引起了船只建造者们的普遍重视。
“大不列颠”号的建造人布鲁纳于1858年造成了全部铁制的“大东方”号。这艘船比过去任何船都大，重18000吨，装有5000马力的发动机。这条船长213米，宽约26米，载客4000名，同时载煤12000吨。这些燃料足够绕好望角开往远东，再绕南美合恩角回到欧洲。同时应用螺旋桨和明轮推动，并装有桅杆，可以作为帆船使用。“大东方”号在大西洋上行驶了几年，又在大约10年间用来铺设大西洋电缆，最后停泊在麦西河上充当水上宫殿，变成了游乐场。
从1850年到1880年的30年中，是铁船的黄金时代。1879年制造了一艘钢船“罗特马哈”号，从此钢船逐步地代替了铁船。到1881年，所有在建造中的汽船有80％采用了钢。钢船的时代从此开始了。
船舰从木质到钢铁身躯，更加适应了社会的发展，在政治、经济、军事等方面发挥了重大作用。
导航技术的发展
古人凭天象和自然景物导航
在现代造船业兴起以前，航海主要依赖水手极为宝贵的经验和一些简单的工具及技术。
早期的航海家们通常沿着海岸航行，晚间则靠岸停泊。他们特别注意寻找各种可见的航标，或倾听可以帮助领航的音响，如钟响浮标或雾笛发出的声音，就可以算出船已经在哪儿了，从而相应调整航线。此外，他们已经懂得使用测深索选择航道。一位希腊历史学家记述道：“当你靠近非洲海底，水深只有20米，而且如果同时测锤上的油蜡被弄污，带起了某一种泥沙，这时，亚历山大港就快到了。”测深索对古代航海家的帮助很大。
古代的航海家们白天根据太阳的方位大致决定航向，到了晚上就靠星辰导航。古波里尼西亚人有时甚至带上充足的食粮和用品，乘坐长18米的独木舟，做3200多千米的远航，历时数星期。这真是人类凭着经验和知识而进行的壮举。
北极星在古人航海中起到标志性作用。古代航海家们认为，要把握住向东或向西的固定航线，必须确实使自己总是处在北极星每夜都与地平线保持相同距离的位置上。他们把风向绘制成罗盘状的风图，称为“风玫瑰”。航海时根据太阳的位置估计风向，再与“风玫瑰”对比找出航向。“风玫瑰”一直为航海家所沿用，中古时还绘在航海图上。
古人发明出各种方法来在迷失方向时寻找方向。挪威大探险家弗洛基·维杰达尔森第一个驾驶维京船从挪威到达冰岛，他出航时总带上一笼乌鸦，估计离陆地已近便把乌鸦放出去。如果乌鸦在船的上空盘旋，然后回到甲板上，那说明乌鸦看不到陆地，离岸还远，他就继续航行。可是，如果乌鸦有目的地振翼飞去，就证明陆地不远了。水手还可以靠观测云情、洋流来探清航线。从天气很热的大块陆地上空升起很高的、像是白色堡垒的对流云，显示出在远方地平线下肯定会有环状珊瑚岛。有经验的水手在甲板上就感觉到得到洋涌和极轻微的洋流，借此导航。
气味也能为古人导航，陆地一些特殊的气味如橙子花的香气、野草的香气、烧木头的香气等，晚风可以把这些气味吹送到80千米之外的海上。水手可依据气味的方向判断陆地的位置和船所在的位置，从而像利用无线电导航仪那样准确地回到家里。
从指南针到现代陀螺罗经
我国在4000多年前的黄帝时代就发明了指南针，战国时代已经开始应用“司南”。大约在公元前1世纪，我国的巫师用一个按北斗七星的形状用磁铁矿做成的勺子，放在一个光滑的铜天盘上指示北极。大约在公元1090年，我国的领航员将指南针应用在了导航实践上。
欧洲到11世纪才学会制造指南针。公元1190年，意大利领航员开始用一碗水漂起一颗铁针，用磁铁矿或天然磁石使铁针磁化，根据铁针偏转的方向来检查他们对方向的估计是否正确。到约1250年，这种东西已发展成为航海罗盘，航海罗盘由一个装在玻璃盒子里的刻度和安在支轴上的一颗处于平衡状态的针组成。它在白天指示水平方向，在夜晚被置于有灯光照明的罗经柜内。
14世纪初，意大利人乔亚首先把用纸做成的方向刻度盘和磁针连接在一起传动。这是磁罗经发展过程中的一次飞跃。从此船舶辨向就不必再用手转动罗盘了。16世纪，意大利人卡尔登制成平衡环，使磁罗经在船舶摇晃中也能保持水平。
陀螺罗经又称电罗经，是一种提供正北基准的指向仪器。它是根据法国学者傅科1852年提出的利用陀螺仪作为指向仪器的原理而制造的。陀螺罗盘有两个优点：既不因接近金属而偏转，又指向正北而非磁北。现代陀螺罗经由主罗经和附属仪器两部分组成，并向着尺寸小、重量轻、使用寿命长、维修方便、操作简便并能适用于大、中、小型船舶的趋势发展。它的灵敏部分一般都制成密封球形，并用特制的液体支承以提高其精确度和可靠性。无论其在恶劣环境条件下的可靠性，还是其精确程度，都远非当年的指南针所能比的了。
历时两千余年的灯塔引航
靠灯塔导航，直到今天仍然是一种可靠的办法。希腊人在公元前5世纪就知道在夜里用灯塔来指示港口了，而灯塔在地中海的出现，要比在希腊早得多。世界上最早的灯塔建于公元前7世纪，位于达达尼尔海峡的巴巴角上，样子像一座巨大的钟楼矗立着。人们在灯塔的容器里燃烧木柴，用它的火光指引航向。公元前280年，古埃及人奉国王之命，在埃及亚历山港的对面法罗斯岛上修筑的灯塔，高达85米，日夜燃烧木柴，以火光和烟柱作为标志。后来该灯塔毁于地震。
早期的灯塔是木、石结构，后来发展为铁结构和混凝土结构。大部分时间里靠点蜡烛发光，后面用简单的金属镜反射蜡烛光。古老的灯塔中至今仍在使用的有1304年用石砌成的高达50米的意大利莱戈恩灯塔。
1784年，有人发明了适用于灯塔的燃油装置，由灯芯和一个抛物线状的金属镜一起使用。1822年，又有人制造出了一种透镜，能将光束聚集起来投射出去，有效地改进了灯塔的照明。1858年出现了电力灯塔。1885年第一次用沉箱法在软地基上建造灯塔。1906年第一座气体闪光灯塔落成。
1850年全世界仅有灯塔1570座，1900年增到9400座，到20世纪90年代初，包括其他发光航标在内总共已超过55000座。灯塔在大海的每一个角落闪闪发光，指引着那些迷途的水手。历史古老的灯塔仍然是一种可靠而有效的导航标志。
浮标导航
在17世纪之前，在德国和波罗的海沿岸已经广泛地使用浮标。德国人想出一种办法给船只导航，这种方法是用特殊颜色和形状的浮标，指挥船只向左舷转向或向右舷转。使用的浮标是用铁箍箍起来的木桶或木筒，用链子系在大石头号上，不至于因风浪漂移出去。
英国在16世纪和17世纪已经有浮标和灯塔了。1845年，伦诺克斯设计出了最初的铁制浮标，它是铆接的铁结构，桶形，高2．4米。如今，浮标的制造越来越广泛地使用塑料，但世界上通常用的浮标仍然是用铁和钢制造。
在浮标上使用灯以前是使用声信号。使用声信号的浮标通常是在浮标顶上系一个铃；浮标在水上浮动，就会带动铃舌发出声音。光信号式浮标出现以后，过往的船只很远就可以通过浮标发出的光来确定航道。
卫星定位导航系统和英国罗兰远程无线电导航系统卫星全球船舶定位导航系统是20世纪70年代兴起的最现代化的导航设备，它是美国以21颗工作卫星和3颗备用卫星以及相应的地面支援设备为基础建立的全球定位系统。该系统目前有18颗卫星平均配置在6个轨道上，轨道倾角为55度，运行周期为12个小时。使用的伪码有P码、Y码和C／A码。P码、Y码信号定位精度高，保密性能好，实际定位精度为10米，专供美国军用和特别用户使用；C／A码供一般用户使用，定位精度为100米。我国采用的GPS卫星导航仪均接收C／A码信号。
另外，美国国防部还研制出了罗兰远程无线电导航系统，这是目前世界上用户最多的导航系统之一。它拥有30多万海洋用户，50多万航空用户，并拥有数目可观的陆地用户。这个系统最初是出于军事需要，由美国国防部研制的。由于该系统在可靠性、准确度、造价及有效作用范围等方面的许多优势，用户数量迅速增加，并获得迅速发展。
罗兰A系统，作用距离约1300千米，工作区定位准确度约926~1852米，夜间利用天波，作用距离可达259．28万米。这个系统在20世纪40年代发展很快，70年代达到鼎盛时期，在世界各地拥有80多个发射台。其天波覆盖了北太平洋、北大西洋的绝大部分水域，用户超过10万。之后，性能更为优越的罗兰C系统出现。1980年，美国用了5年的时间，完成了用罗兰C取代罗兰A的布台过程。罗兰C系统作用距离和精度都优于罗兰A。目前，该系统在世界范围的布台任务早在20世纪80年代就已完成，有效地覆盖了整个北半球。美国计划在1994年后停止使用海外的罗兰A系统站，但考虑到一些地区的用户，将继续保留罗兰A系统。
罗兰D系统是在罗兰C原理基础上研制成功的最新一代，它是美国军用战术机动中程导航定位系统。经实地试验，罗兰D系统在46．3万米范围内定位准确度一般为463米，重复性误差为18米。目前，这个系统共设5个台链，分别设在北欧的北海海域、西北欧、英国西南部、马来西亚和中国黄海区，主要是为海上石油开发所需的高精度导航定位实施服务。
海上航标
如果你乘船到外地去，在水上或岸上常可看见一些圆锥形、像马戏团小丑的尖帽子似的东西，这种东西就是航标，它的作用是引导和辅助安全航行。
不要小看这一点点东西，它的作用可大啦，它能够为船只指引航线，能够及时向船只发出警告，提醒注意前面潜在的危险。特别是在夜晚和雷雨天气，航标更是大显身手。
各个国家或地区都有自己的航标体系。据估计，全世界现在30多种正式使用的航标，非正式的更是不计其数。
千变万化的航标给远洋航行的外籍海员带来了沉重的负担，因误认标志而造成的事故也不少。于是，1936年在日内瓦起草了一份国际协议，想改变现状，但由于第二次世界大战的爆发，协议成了一纸空文。
第二次世界大战中，许多国家的航标被破坏。许多国家修复航标时，遵照日内瓦协议，将航道左侧的航标涂成红色，而美洲和一些太平洋国家仍沿用右侧航标涂成红色的标志。又过了半个世纪，再次出台了新规则。左红右绿的航标系统叫：“A方式”，左绿右红的叫“B方式”。用B方式的就是南北美洲的国家，亚洲的日本、韩国等。中国和其他的国家、地区用A方式。一个熟练的船长，在看到航标时，都会首先看是哪个国家的，然后才去想它所表示的意义。
运河
运河是一种人工开凿的航运渠道，用来沟通江河、湖泊、海洋等水域，能改善航运条件，缩短交通运输的时间和距离。
中国是世界上最早开通运河的国家，早在2000多年前的秦朝，就在湘江和漓江之间的分水岭上，开挖成30多千米长的灵渠。这是世界上第一条船闸式运河。由于船舶能通过一道道船闸“爬山过岭”，因此，运河又被称为沟通水路的“桥梁”。灵渠的建成，使当时湖南与开通后的巴拿马运河对世界海运业产生了重大影响广西之间的交通运输变得通畅起来，而世界上最长的京杭大运河，则更是将海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系和北京至杭州之间的大片地区联系起来，成了中国历史上名副其实的第一条贯通南北的运输大动脉。
横贯中美洲的巴拿马运河，虽然只有81.3千米长，却沟通了太平洋和大西洋这两个最大的海洋之间的交通。这是一条高于海平面的人造河，宽91~304米，水深12.6~26.5米，沿线有6座船闸用来改变水位。这条运河通航后，每年可通过约1.5万艘船舶。巴拿马运河在地理位置上十分重要，但运河的规模却限制了航船的吨位，只能通行4万~5万吨级的船只。相比之下，连接地中海和红海的苏伊士运河，则是世界上最繁忙的通海运河，它沟通了欧、亚、非三大洲的海上国际贸易，使航行时间、距离大大缩短。苏伊士运河经过扩建后，全长193.5千米，可通航吃水深达16米、满载15万吨（或空载37万吨）的大型轮船。
船舶推进器
