海上补给是提高海军战斗力的一项重要战术技术措施。性能良好、具有波浪补偿功能的船用起重机是舰船海上作业重要装置。船用起重机是工业机器人和起重机系统相结合的产物,它同时具有机器人和起重机系统的结构特点和工作方式,研究工作难度高。目前龙门摇摆起重机已设计有横向防摇及纵向防摇装置,但是大多适应性差,不能适应恶劣海况条件下货物转载、打捞落水人员物品和收放救生小艇的需要。本课题分析了摇摆变幅龙门式起重机的原理,并对恶劣海况下的船舶姿态进行了分析,建立了龙门式变幅起重机和不同海况下的船舶姿态模型,仿真分析不同情况下起重机的响应情况。首先分析了船用起重机结构原理,分析设计了变幅机架液压系统原理图、起吊绞机液压系统原理图和波浪补偿系统液压原理图,并分析了其工作原理。建立变幅起重机的变幅及起吊液压系统模型,并对模型进行仿真分析。然后,建立不同海况下船舶的运动模型,分析船舶的运动规律,并分析波浪补偿装置对起重机的影响。建立无波浪补偿时起重机系统动力学模型,对不同条件下货物运动进行仿真,分析了补给船运动、起重机的不同位置、起重机臂倾角和吊绳长度对货物补给过程中货物箱运动的影响,为波浪补偿系统设计提供必要的依据。通过动力学仿真计算,得到了由于海浪引起船舶的横摇、纵摇、升沉运动对起重机性能的影响。在货物箱下降过程中,当系统摆动频率接近纵摇和横摇频率时,拉力和货物箱摆动幅值增大,影响了起重机的正常工作,必须采用波浪补偿消减摇摆幅值。最后,采用PLC控制技术设计龙门式变幅起重机的控制系统方案,进行了电气控制系统的设计和控制程序的设计。