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El giroscopio es un disco o volante circular simétrico que gira alrededor de un eje a gran velocidad y con la capacidad de adoptar cualquier dirección en el espacio. Este eje esta fijo a un anillo que a su vez gira alrededor de otro eje sujeto a un segundo anillo que gira nuevamente sobre un eje sujeto a un semi-anillo fijo. Esto hace que el disco disponga de tres grados de libertad, que le permiten adoptar cualquier posición en el espacio.

Las características del giroscopio son la rigidez y la precesión.

Rigidez es la propiedad de permanecer girando siempre en la misma posición espacial independientemente de los movimientos del buque sobre el que va instalado.

Precisión es la propiedad de contrarrestar una fuerza que se le aplique en el eje de giro moviéndose en dirección perpendicular a dicha fuerza.

Se basa en la ley de la inercia, que ice que ningún cuerpo puede modificar por si mismo su propio estado, ya sea de movimiento o de reposo.

Movimiento de la línea N/S debido a la rotación de la tierra.

Al girar la tierra se producen dos movimiento distintos, uno en cuanto a la línea N/S y otro referido al horizonte. El giroscopio deshace ambos.

Para saber donde está el Norte se hace una serie de modificaciones al giroscopio y se transforma en girocompás. Tiene una inercia de una 4 horas hasta que se estabiliza apuntando al Norte verdadero. Por ello hay que arrancarlo unas horas antes de iniciar la navegación.

Piloto automático o auto timonel:

Es un mecanismo acoplado al girocompás que permite mantener un rumbo prefijado.

Tiene dos ajustes : el de tiempo y el de timón.
El de tiempo permite regular la espera antes de iniciar el giro del timón, pues en caso de mal tiempo las guiñadas suele corregirse solas en muchos casos. El ajuste de timón regula la amplitud del giro corrector a aplicar en función de la velocidad, la eficacia del timón, etc.
Van dotados de una alarma que avisa en casos de malfuncionamiento.