朱由校安排好這件事後，傳旨給黃克纘，要求他抽調大明皇家海軍學校的學員來組成遠洋艦隊，準備遠赴美洲尋找橡膠樹種。至於遠洋艦隊的船隻，則全部使用福船。
這時最大的船廠是清江船廠，總廠在淮安府山陽清河之間的運河沿岸。下設京衛、衛河、中都、直隸四個大廠，共八十個分廠，廠區沿運河綿延伸展，總長達二十多裡地，規模極其宏大，在天啓朝之前，每年產船約六百艘。
而朱由校登基以後，專門整治了清江船廠，將一些有劣跡的官員或殺或貶，又專門派錦衣衛駐守在此。然後將有經驗的船工集中在四大廠內，而其它分廠則以發賣的方式交由私人經營。
這一作法，亙古未有，但確實有效果。因爲清江船廠原來是國有性質，造什麼船，什麼時候造，價格如何，都是由朝廷控制的。這給了官員上下其手的機會，也造成了整個船廠的造船能力不足。
而這樣一改後，分廠歸於私人，減輕了朝廷的負擔，又可以靈活地制定造船策略，使得平時造的船數在天啓二年就達到了六百五十艘，這還只是分廠一年的造船數。
而總廠和四大廠則由朝廷拔款，專門製造大型戰船。到天啓五年末，已經制造出大福船三十六艘。其中最大的福船船長約九十步（一百三十六米），寬三十五步。而稍微小一號的趕繒船和雙篷船船長可達七十步，寬二十步，可裝火炮共二十四門（艦首艦尾各兩門，兩舷各十門），火力比三桅炮船更強。
朱由校將最大型的三艘福船命名爲大明號，中華號，大漢號。再加上趕繒船和雙篷船各三艘，組成了大明遠洋艦隊。
而在這時，朱由校制定的海軍軍銜也正式頒佈了。大明海軍軍銜分三類：軍官軍銜，准尉軍銜和士兵軍銜，其中准尉是一個特殊的類別，既不是軍官，也不是士兵，是獨立的一類，主要承擔專業技術勤務和相應管理工作，不承擔領導責任。
軍官軍銜分爲海軍上將，中將，少將，上校，中校，少校，上尉，中尉，少尉共九級。准尉則分爲一級，二級，三級准尉，准尉其實沒有上下級關係，主要是根據資歷來區別的。海軍士兵則分爲上士，中士，下士，老兵，新兵，列兵六級。
軍銜既定，那麼各個將領的級別也要制定下來了，顏思齊和張千方被任命爲海軍中將，而鄭芝龍，陳厚甫，桂率真，鄭吒和戴春風都被任命爲海軍少將。東江鎮和近衛軍中轉入大明皇家海軍學校學習的將領們，則被根據原來在近衛軍中的職銜，被任命爲從上校到上尉不等的職位。
這樣一來，顏思齊就成了大明呂宋海軍司令了，而大明遠洋艦隊則由張千方任艦隊司令，帶領一大羣大明皇家海軍學校的學生，加上京師大學堂研究院地理科，農事科，天文科和文學院的學生而組成。而除了任司令的張千方是中將銜外，以下最高的不過是軍事調查統計局的毛齊五上校。
這種安排讓有些人感到困惑，但卻有聰明人看出，這趟遠洋航行後，只怕艦隊會涌出大量的校級甚至將級軍官，所以他們摩拳擦掌，準備在這次立下功勞，好早日升成真正的將領。
朱由校想着前世學過的地理，如果從泉州出發一直向東，便可以到達這時的墨西哥，只是這一條航線沒有海圖，現在去開闢這條航線並無迫切必要，所以還是決定先到馬尼拉，然後按繳獲的西班牙海圖和葡萄牙人提供的海圖兩相參照，前往南美洲。
大明遠洋艦隊在泉州啓航，張千方此去顯然不是短時間可回，他全家大小都在泉州送行，女兒無聲哭泣，臉上滿是淚水，不停地擦着。張千方的父親喝道：“哭什麼哭，你爹是行千古無人所行之事，你應該高興纔是。”只是話才說完，眼中已經有淚光閃動。
張千方則是意氣風發，他抱拳對着碼頭上送行的泉州官員和百姓道：“千方此去，定要爲皇上找到所需之物，這條航路開闢後，我們泉州的貨物便可以行銷更多地方，到時各位父老鄉親就可以賺美洲的銀子了。各位就此別過，明年我們再見。”
遠洋艦隊先從泉州駛往大員，一路上學生們吐得不亦樂乎，於是在廈門時艦隊休息一天。學生們兩腳發軟地登上島嶼，纔算是吐了一口氣，但是想到後面還有更加漫長的海上航程，都嚇得直打哆嗦。
周延儒給學生們打氣道：“不要怕，皇上說過，吐呀吐呀慢慢就習慣了，到了呂宋，大家就不會再吐了。”遠洋艦隊需要一個通經史之人，他心思靈動，便請纓外出，被朱由校任命爲艦隊主管軍隊以外的主官，地位僅在張千方之下。而張千方因爲家庭原因，對文人極爲尊敬，對狀元出身的周延儒極爲恭敬，除了軍事方面，其它的事都由周延儒一言而決。
果然，還不到呂宋，就已經有些學生已經完全適應了海上的風浪。朱由校最後挑選了宋應星進入艦隊，因爲宋應星心細如髮，方以智則是心思靈巧，但方以智終究年齡太小，而且遠離大明，宋應星應該更加適應尋找新物種的任務。
才離大員，宋應星就已經神采奕奕，絲毫沒有泉州時的面如土色。他一邊鼓勵同行的學生，一邊已經開始習慣性地記錄自己出海以來的見聞。
這天艦隊航行到離馬尼拉約一百里處，最前面擔任斥候的趕繒船發出旗語：前方發現不明國籍戰船。
既然是不明國籍，那顯然就是敵人了，張千方得到報告大喜。自從在日本之戰後，他已經很長時間沒有打仗了，自然是見獵心喜。
旗艦大明號打出旗語：各炮船向旗艦靠攏，大漢號在前準備迎擊敵船，帶有學生的中華號留在艦隊後方。
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