广阔的海洋蕴藏着丰富的自然资源,近年来我国开发、利用海洋资源的进程在不断加速,船舶起重机作为一种重要的海上作业工具其重要性也在日益增加。但是与陆地起重机不同,船舶起重机作业时将会在风、浪、流等载荷作用下产生垂直方向上的升沉运动,这不仅会影响正常的起吊作业,还可能导致严重的安全事故和环境污染。升沉补偿系统可以补偿船舶升沉运动对吊重产生的影响,使其能够在恶劣海况时正常作业。但是目前我国尚未有专用于船舶起重机的升沉补偿系统出现,因此开展专用于船舶起重机的升沉补偿系统研究具有重大的经济价值和社会意义。本文首先介绍了升沉补偿技术的发展历史和国内外研究现状,对主流补偿方案进行分类,对比分析不同补偿方案的优缺点,以此为基础提出了一种基于新型复合补偿油缸的专用于船舶起重机的复合式升沉补偿系统设计方案。该方案使用复合补偿油缸和蓄能器达到补偿目的,兼具了被动补偿和主动补偿的优点,能够满足4级海况下5吨吊重的补偿需求。然后设定系统的额定工况,对复合补偿油缸、蓄能器和主泵进行计算选型,使用SolidWorks建立复合补偿油缸的三维模型。随后使用ANSYS对油缸进行有限元分析,结果表明本文所设计的复合补偿油缸能够满足额定工况时的强度要求,并且存在较大的优化潜力,因此继续使用ANSYS Response Surface Optimization模块对影响复合补偿油缸性能的参数进行优化,以确定复合补偿油缸最终的结构参数。最后使用AMESim建立复合式升沉补偿系统的模型,借助动滑轮的运动模拟船舶升沉运动对吊重的影响,对系统的补偿效果进行仿真分析。结果证明本文所设计的复合式升沉补偿系统对船舶升沉运动的补偿效果达到了 85%,取得了良好的补偿效果,为样机的搭建奠定了理论基础。