Ναυτικός αστρολάβος 10 cm, αντίγραφο του 16ου αιώνα

Ο αστρολάβος αρχικά αναρτιόταν από τον κρίκο, ώστε να κρέμεται εντελώς κατακόρυφα. Στη συνέχεια, το περιστρεφόμενο όργανο μέτρησης (αλιδάδα), που έφερε δύο μικρές πλάκες με οπές, στρεφόταν προς τον Ήλιο ή το άστρο. Κατά την παρατήρηση του Ήλιου, δεν κοιτούσαν απευθείας μέσα από το σκοπευτικό - η ηλιακή ακτίνα έπρεπε απλώς να περάσει ταυτόχρονα και από τις δύο οπές. Για τα άστρα, συνήθως τον Πολικό Αστέρα, σκόπευαν απευθείας με το μάτι μέσα από αυτές. Στη συνέχεια, διάβαζαν στην περιφερειακή κλίμακα του οργάνου το ύψος του ουράνιου σώματος σε μοίρες.

Το γεωγραφικό πλάτος προσδιοριζόταν συνδυάζοντας το μετρημένο μεσημβρινό ύψος του Ήλιου (όταν βρισκόταν στο υψηλότερο σημείο του) με τα δεδομένα από αστρονομικούς πίνακες. Τη νύχτα στο βόρειο ημισφαίριο, η διαδικασία ήταν ακόμη πιο απλή, καθώς το γεωγραφικό πλάτος αντιστοιχούσε σχεδόν άμεσα στο ύψος του Πολικού Αστέρα.

Ωστόσο, ένας κλασικός συμπαγής δίσκος θα έπιανε τον άνεμο πάνω στο πλοίο και θα ταλαντευόταν συνεχώς. Γι' αυτό, η ναυτική εκδοχή πήρε τη μορφή ενός ελαφρού τροχού με εγκοπές και με το κάτω μέρος βαρύτερο, ώστε να διατηρείται σε σταθερή κατακόρυφη θέση. Αν και ο αστρολάβος ήταν λιγότερο ακριβής από τον μεταγενέστερο εξάντα και μπορούσε να μετρήσει μόνο κατακόρυφες γωνίες, ήταν για μεγάλο διάστημα απολύτως επαρκής για την πλοήγηση στην ανοιχτή θάλασσα.

Το συγκεκριμένο μοντέλο είναι αντίγραφο του λεγόμενου αστρολάβου της Βαλένθια του 16ου αιώνα, που πήρε το όνομά του από το ιρλανδικό νησί Βαλέντια. Το πρωτότυπο ανήκε στον στόλο του βασιλιά της Ισπανίας Φιλίππου Β΄. Ανακαλύφθηκε το 1845 και σήμερα φυλάσσεται στο Εθνικό Ναυτικό Μουσείο στο Γκρίνουιτς. Το πρότυπο για αυτό το αντίγραφο βρίσκεται στο Ναυτικό Μουσείο (Museo Naval) στη Μαδρίτη.