JPH10145137A - 展開パネル構造物 - Google Patents

展開パネル構造物

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JPH10145137A
JPH10145137A JP8296658A JP29665896A JPH10145137A JP H10145137 A JPH10145137 A JP H10145137A JP 8296658 A JP8296658 A JP 8296658A JP 29665896 A JP29665896 A JP 29665896A JP H10145137 A JPH10145137 A JP H10145137A
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panel
deployment
center
spacecraft
truss
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俊一 川村
Jun Nakagawa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サポートトラス方式の展開パネル構造物の再
収納を可能にし、宇宙船側壁への拘束解除と同時にサポ
ートトラス方式の展開パネル構造物が展開を開始するこ
となくかつ任意の時に簡便に展開開始できることを目的
とする。 【解決手段】 外側パネルと内側パネルのなす展開角度
と、内側パネルと中央パネルのなす2つの展開角度の同
期をとる同期機構をパネルヒンジに備えたものである。
これによりトラス展開アクチュエータによってパネルの
展開運動を制御することが可能となって、展開途中の構
造物の再収納及び宇宙船側壁から構造物の拘束を解放す
る時とは別の任意のタイミングでの展開開始が簡単に実
施できるようになり、構造物の展開信頼性の向上及び低
コスト化に効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば宇宙船に
収納状態で搭載され、軌道上にて展開する合成開口レー
ダに代表される宇宙用展開構造物に用いられるサポート
トラス方式の展開パネル構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】宇宙空間で大きな面積を占める展開パネ
ル構造物は、過酷なロケット打ち上げ環境に耐えるため
に、打ち上げ時には屏風状に折り畳んで宇宙船側壁に固
定しておき、軌道上に宇宙船が到着した後、確実に展開
する高い展開信頼性が要求される。また、展開後は高剛
性と、軌道上の熱環境下で生じる熱変形を小さくするこ
とで得られる高平面度が要求される。
【0003】また今後開発の展開パネル構造物は大型
化、高剛性化、高平面化が予想される。例えば今後の合
成開口レーダの傾向として、アクティブフェーズドアレ
ーレーダタイプになることが予想される。アクティブフ
ェーズドアレーレーダタイプは、アンテナの利得を向上
させるために宇宙船本体ではなく、パネル裏面に送受信
モジュール、送受信モジュール電源、送受信モジュール
制御装置といったきょう体を数多く搭載する必要があ
る。また、レーダの性能を向上させるために展開面積を
大きくする必要がある。
【0004】重量物であるきょう体を搭載したり面積を
大きくしたりすると、パネル一枚あたりの重量が増加
し、平面状展開構造物単体の剛性が低下する。これを防
ぐためにはパネル一枚の剛性の向上及びパネルヒンジの
ラッチ後の剛性の向上が必要となり、結果としてさらに
パネル重量とパネルヒンジ重量も増加してしまうといっ
た問題がある。
【0005】これらの問題を解決するために従来はサポ
ートトラス方式の展開パネル構造物が用いられており、
これにより少ない重量で展開時剛性を向上させ、軌道上
での熱変形を低減させることで高平面度を達成できる。
【0006】従来のサポートトラス方式の展開パネル構
造物の展開状態の上面図及び正面図を図12(a)
(b)に、展開状態の鳥瞰図を図13に示す。図におい
て1はパネル(端から外側パネル、内側パネル、中央パ
ネル、内側パネル、外側パネル)、4はトラスビーム、
5はトラスビーム同士またはトラスビームとパネルを回
転結合するトラスヒンジ、9は折れ曲がり材、21は隣
り合う前記パネル1を結合し4つのパネル展開軸を構成
するスプリング等の展開力を有するパネルヒンジ、22
は同じく隣り合う前記パネルを結合し4つのパネル展開
軸を構成するスプリング等の展開力とダンパーを有する
パネルヒンジ、50はトラスラッチ機構、51は前記中
央パネルの背面に設けられたセンタートラスを示す。
【0007】次に収納状態から展開状態までの展開シー
ケンスについて説明する。なおサポートトラス方式の展
開パネル構造物はパネル展開とサポートトラスの展開が
同時に行われる。
【0008】収納状態は図14(a)に示すように下か
らセンタートラス51、中央パネル1b、内側パネル1
d、外側パネル1e、内側パネル1b、外側パネル1a
のように畳まれた状態で宇宙船側壁に拘束されている。
宇宙船が軌道上に到達し拘束を解放すると展開運動を開
始する。拘束が解放された瞬間に、図14(b)に示す
ようにパネルヒンジ21eの展開力によって外側パネル
1aが展開運動を開始する。この時内側パネル1bは展
開アクチュエータ7aによって拘束されて展開しない。
図14(c)に示すように折れ曲がり材9aが伸びきる
ことにより外側パネル1aは拘束されて展開は止まる。
【0009】次に図15(a)に示すようにトラス展開
アクチュエータ7aが回転をはじめると、モータアーム
6aが9aを引っ張るような形で外側パネル1aと内側
パネル1bを展開させていく。同時に9aに付いている
トラスビーム4a〜cも展開する。この時、パネルヒン
ジ21hの展開力により外側パネル1eが内側パネル1
bと一緒に展開する。ただし、トラス展開アクチュエー
タ6bが動かないので、内側パネル1dは展開しない。
図15(b)に示すようにトラスラッチ機構50aが作
動してサポートトラスの片側が展開終了し、同じくパネ
ル1a、1bの展開が完了する。また、折れ曲がり材9
bが伸びきることにより外側パネル1eは拘束されて展
開は止まる。
【0010】次に図15(c)に示すようにトラス展開
アクチュエータ7bが回転をはじめると、モータアーム
6bが9bを引っ張るような形で外側パネル1eと内側
パネル1dを展開させていく。同時に9bに付いている
トラスビーム4d〜fも展開する。図15(d)に示す
ようにトラスラッチ機構50bが作動して全展開シーケ
ンスが完了し、全展開状態となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のサポートトラス
方式の展開パネル構造物は以上のような構成及び展開シ
ーケンスをとるため、外側パネル1aまたは外側パネル
1fが展開してしまうと、例えば異常事態発生時に再収
納できないといった問題点があった。さらに一番はじめ
の拘束力解放が行われると同時に外側パネル1aが先に
展開して構造物としては非常に不安定な状態になるの
で、何らかの理由で宇宙船側壁からの拘束を解除する時
と、構造物を全部展開する時をずらしたい場合は、宇宙
船側壁に構造物を固定しておく機構と別に構造物自体を
収納状態のまま拘束する機構が必要となり、結果として
部品点数が増加して展開信頼性が低下するという問題点
があった。
【0012】また、サポートトラス方式の展開パネル構
造物全体が宇宙船側壁より展開できないという問題点が
あった。
【0013】また、センタートラスの高さ分だけサポー
トトラス方式の展開パネル構造物の収納時容積及び高さ
が増加してしまうという問題点があった。
【0014】また、4枚パネル構成の展開パネル構造に
はサポートトラスが適用できないという問題点があっ
た。
【0015】また、サポートトラス方式の展開パネル構
図物が宇宙船側壁と1点で結合すると、構造物と宇宙船
の結合部剛性が低下するという問題点があった。
【0016】この発明は上記のような問題を解消するた
めになされたもので、サポートトラス方式の展開パネル
構造物の再収納を可能にし、宇宙船側壁への拘束解除と
同時にサポートトラス方式の展開パネル構造物が展開を
開始することなくかつ任意の時に簡便に展開開始できる
ことを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】第1の発明によるパネル
展開同期機構付きサポートトラス方式の展開パネル構造
物は、外側パネルと内側パネルのなす展開角度と、内側
パネルと中央パネルのなす2つの展開角度の同期をとる
同期機構をパネルヒンジに備えたものである。展開同期
機構によって外側パネルと内側パネルのなす展開角度と
内側パネルと中央パネルのなす2つの展開角度が拘束さ
れるため、トラス展開アクチュエータによって外側パネ
ルの展開運動を制御することが可能となり、展開途中の
構造物の再収納及び宇宙船側壁から構造物の拘束を解放
する時とは別の任意のタイミングでの展開開始が可能と
なる。
【0018】また、第2の発明により、前記中央パネル
と宇宙船とを結合する回転1自由度を有した中央パネル
展開機構を備えたものである。中央パネル展開機構を備
えることで構造物全体を宇宙船側壁から展開することが
可能となる。
【0019】また、第3の発明により、前記センタート
ラスを折り畳み可能及び再収納可能にしたものである。
折り畳み可能にしたことで、収納時の高さが低く、かつ
収納時に構造物が占有する収納体積が小さくできる。
【0020】また、第4の発明により、端から外側パネ
ル、内側パネル、センターアーム、内側パネル、外側パ
ネルの、4枚のパネルと1つのセンターアームを結合し
て、、外側パネルと内側パネルのなす展開角度と、内側
パネルとセンターアームのなす2つの展開角度の同期を
とる同期機構をパネルヒンジに備えたものである。セン
ターアームを備えることで、同期サポートトラス方式の
展開パネル構造物の4枚パネルの構成が可能となる。
【0021】また、第5の発明により、前記センターア
ームと宇宙船側壁との間に、センターアーム展開機構
と、90゜展開フレームと、90゜展開機構、90゜ラ
ッチ機構、折れ曲がり材を備えたものである。これらを
備えることで、構造物と宇宙船との間の結合部剛性を向
上することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明による実施の形態1を図
に基づいて説明する。図1はパネル展開同期機構付きサ
ポートトラス方式の展開パネル構造物におけるパネル展
開同期機構の配置を示すもので、図において、1a〜1
eはパネル、3はサポートトラス、19a〜19dはパ
ネルヒンジ、30a,30bはパネル展開同期機構であ
る。
【0023】次にパネル展開同期機構付きサポートトラ
ス方式の動作原理について説明する。図2はパネル展開
同期機構付きサポートトラス方式の展開パネル構造物の
片側半分の展開途中を示すものである。図においてトラ
ス展開アクチュエータ7aが展開力を発生すると、モー
タアーム6aは展開し、トラスビーム4cを引っ張るよ
うにしてパネル1bを展開しているところは従来のパネ
ル展開同期機構付きサポートトラス方式の展開パネル構
造物と同じであるが、この時プーリ付きパネルヒンジ2
0a,20bに張り渡された同期ケーブル23があるた
めに展開角度θ1とθ2が同じになってトラス展開アク
チュエータ7aで外側パネル1aと内側パネル1bの展
開を制御することができる。また、トラス展開アクチュ
エータ7aが動き始めなければ展開を開始しないので、
任意のタイミングで構造物を展開できる。さらにトラス
展開アクチュエータ7aがモータ等の逆転可能なもので
あれば、再収納も可能である。
【0024】次に同期機構を構成するプーリ付きパネル
ヒンジ20の詳細を説明する。プーリ付きパネルヒンジ
20の背面、上面、正面をそれぞれ図3(a),
(b),(c)に示す。図において23は同期ケーブ
ル、31はパネル1に取り付く固定ブラケット、32は
固定ブラケット31の反対側のパネルに取り付き、回転
軸33を中心にして回転する軸受けブラケット、33は
固定ブラケット31と軸受けブラケット32を貫通して
パネルの展開軸になる回転軸、35は固定ブラケット3
1に固定されたプーリシャフト、37は中心が回転軸3
3に一致し、プーリシャフト35によって固定ブラケッ
ト31に固定されプーリ、38は同期ケーブル23をプ
ーリ37に固定する滑り止めである。
【0025】次にパネル1a〜1cとプーリ付きパネル
ヒンジ20a、20bの結合関係及びパネル展開角度の
同期について説明する。、図4(a)はパネル1a〜c
とプーリ付きパネルヒンジ20a、20bの結合関係を
示すもので、パネル1bにはプーリ付きパネルヒンジ2
0a及び20bの軸受けブラケット32a,32bが取
り付いている。
【0026】図4(b)(c)は図4(a)の上面図で
あり、この図について同期機構の動作原理について説明
する。パネル1bを固定として考えると、パネル1cが
回転軸33bを中心に回転すると、それに伴い固定ブラ
ケット31bにプーリシャフト35bを介して固定され
ているプーリ37bが回転する。すると、プーリ37b
に滑り止め38bによって固定されている同期ケーブル
23に張力が加わり、滑り止め38aで同じく同期ケー
ブル23が固定されているプーリ37aに回転力を伝達
する。結果としてプーリ37aが固定されている固定ブ
ラケット31aを回転させることで、展開角度θ1とθ
2を等しくする。
【0027】実施の形態2.図5(a),(b)はこの
発明による実施の形態2を示す図で、図5(a)におい
て2は宇宙船の側壁を、24a,24bは宇宙船側壁と
中央パネル1cを結合する中央パネル展開機構である。
中央パネル展開機構24によって構造物は宇宙船側壁か
ら、展開することができる。
【0028】図5(b)は中央パネル展開機構の詳細を
示すもので、図において52は中央パネルに取り付くパ
ネルブラケット、53は宇宙船側壁に取り付く宇宙船ブ
ラケット、54はパネルブラケット52と宇宙船ブラケ
ット53を結合する回転軸である。
【0029】なお、上記実施の形態において中央パネル
展開機構にはどのような展開力を持たせても同様の効果
を奏する。
【0030】実施の形態3.図6はこの発明による実施
の形態3を示す図で、図において9c,9dは折り畳み
背面トラスを構成する折れ曲がり材、4g,hは折り畳
み背面トラスを構成するトラスビーム、5i〜kは折り
畳み背面トラスを構成する、トラスビーム4と中央パネ
ル1c及び折れ曲がり材とトラスビームまたは折れ曲が
り材と中央パネルを結ぶトラスヒンジである。ストッパ
25a,bは、構造物が収納したときに9c,9dにぶ
つかる所に配置しておく。
【0031】図7(a),(b),(c)において折り
畳み背面トラスの展開方法を説明する。図7(a)は折
り畳み背面トラスの収納状態を示しており、中央パネル
1cと宇宙船側壁2の間隔は折り畳み背面トラスの高さ
より小さい。収納状態ではトラスビーム4g,hはトラ
スヒンジ5i,5kによって中央パネル1cとほぼ平行
になるまで畳んであり、折れ曲がり材9c,9dは図7
(c)のA部で折り曲げられて同様に中央パネル1cと
ほぼ平行になるまで畳んである。ストッパ25a,25
bはそれぞれ折れ曲がり材9c,9dを押しつけてい
る。
【0032】図7(b)に示すように中央パネル1cが
展開して宇宙船側壁2との間隔が大きくなると、ストッ
パ25a,bが折れ曲がり材9c,9dから離れて折り
畳み背面トラスは起きあがってくる。図7(c)に示す
まで中央パネル1cが展開すれば折り畳み背面トラスは
完全に展開する。
【0033】また、仮に中央パネル1cが再収納しよう
として宇宙船側壁2に近づいてくれば、折り畳み背面ト
ラスはストッパ25a,25bが折れ曲がり材9c,9
dをそれぞれ押してまた図7(a)のように再収納でき
る。
【0034】実施の形態4.図8と図9はこの発明によ
る実施の形態4を示す図である。図8(a)(b)
(c)は展開状態のそれぞれ上面図、正面図、側面図
を、図9(a)(b)は収納状態を、図9(c)は展開
途中を示す。
【0035】図において、10は前記パネル展開同期機
構付きサポートトラス方式の展開パネル構造物の内側パ
ネル1bと内側パネル1dの間に位置するセンターアー
ムである。
【0036】センターアームにはトラス展開アクチュエ
ータ7が搭載されており、前記の5枚パネルのパネル展
開同期機構付きサポートトラス方式の展開パネル構造物
と全く同様な展開機能を持ちながら、4枚パネル構成が
可能となっている。
【0037】図9(a),(b)に示すように収納状態
はパネル屏風状に折り畳んだ状態となる。また、展開途
中は図9(c)に示すようにセンターアーム10を中心
にしてパネル1a〜1dが展開していく。
【0038】実施の形態5.図10と図11はこの発明
による実施の形態5を示す図である。図10(a)
(b)(c)は展開状態のそれぞれ上面図、正面図、側
面図を、図11(a)(b)は収納状態を示す。
【0039】図において、41は収納時に宇宙船の側壁
と90゜をなし、展開後に宇宙船の側壁と平行になる9
0゜展開フレーム、44は前記90゜展開フレームと宇
宙船側壁とを結合する90゜展開ヒンジ、42は90゜
フレームが展開完了時に前記90゜展開フレーム44と
宇宙船側壁とを結合する90゜ラッチ機構、45は前記
センターアーム10の一端と前記90゜展開フレーム4
1を結合して展開させる回転一自由度を有したセンター
アーム展開機構、40は前記センターアーム10の中程
と前記90゜展開フレーム41の間にあって展開後に前
記センターアーム10と前記90゜展開フレーム41と
で三角形を構成する折れ曲がり材を示す。
【0040】本実施の形態における構造物の宇宙船側壁
2上での収納状態は、図11(a)に示すようにパネル
1と宇宙船側壁2は平行に、90゜展開フレーム41は
宇宙船側壁2に垂直になって拘束されている。また、図
11(b)に示すようには折曲がり材40はセンターア
ーム10と90゜展開フレーム41との間に折り畳まれ
ている。
【0041】拘束力が解放されると、90゜展開フレー
ム41は90゜展開機構44で展開し、90゜ラッチ機
構42がラッチして、図10(c)に示すように90゜
展開フレーム41と宇宙船側壁2が平行になる。次に折
れ曲がり材40が伸びてセンターアーム10がセンター
アーム展開機構45によって回転して図10(c)に示
すように、90゜展開フレーム41と折れ曲がり材40
とセンターアーム10が三角形をなす。その後の構造物
の展開は実施の形態4と同じである。
【0042】
【発明の効果】第1の発明によれば、サポートトラス方
式の展開パネル構造物は、展開同期機構によって外側パ
ネルと内側パネルのなす展開角度と内側パネルと中央パ
ネルのなす2つの展開角度が拘束され、トラス展開アク
チュエータによって外側パネルの展開運動を制御するこ
とが可能となって展開途中の構造物の再収納及び宇宙船
側壁から構造物の拘束を解放する時とは別の任意のタイ
ミングでの展開開始が簡単に実施できる。さらに、再収
納も可能となり構造物の展開信頼性の向上及び低コスト
化に効果がある。
【0043】また、第2の発明によれば、中央パネル展
開機構を備えることで前記構造物全体を宇宙船側壁から
展開することが可能となり、宇宙船及び構造物の設計自
由度が増え、宇宙船と構造物の軽量化や簡素化などが可
能となり、結果として低コスト化に効果がある。
【0044】また、第3の発明によれば、前記センター
トラスを折り畳み可能にすることで、構造物の収納時の
高さが低く、かつ収納時に前記構造物が占有する収納体
積が小さくなるので、宇宙船に収納状態の構造物を拘束
するための装置の小型化・軽量化等に効果があり、ひい
てはその装置の動作信頼性向上、低コスト化に効果があ
る。
【0045】また、第4の発明によれば、センターアー
ムを備えることで、同期サポートトラス方式の展開パネ
ル構造物の4枚パネルの構成が可能となるので、例えば
電気的な性能要求よりどうしても4枚パネル構成を取り
たい展開パネル構造物にもサポートトラス方式を適用す
ることができるので、結果として構造物の軽量化・展開
信頼性向上・低コスト化に効果がある。
【0046】また、第5の発明によれば、センターアー
ムと宇宙船側壁との間にセンターアーム展開機構と、9
0゜展開フレームと、90゜展開機構と、90゜ラッチ
機構と、折れ曲がり材を備えることで、前記構造物と宇
宙船との間の結合部の剛性を向上することができるの
で、結果として構造物の軽量化・展開信頼性向上・低コ
スト化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による実施の形態1の展開状態を示
す図である。
【図2】 この発明による実施の形態1の展開途中を示
す図である。
【図3】 この発明による実施の形態1のパネルヒンジ
20を示す図である。
【図4】 この発明による実施の形態1のヒンジ20
a,b及びパネル1a〜cの結合関係及びパネル展開同
期機構の動作原理を示す図である。
【図5】 この発明による実施の形態2の展開状態およ
び中央パネル展開機構を示す図である。
【図6】 この発明による実施の形態3の展開状態を示
す図である。
【図7】 この発明による実施の形態3のセンタートラ
スの折り畳み動作原理を示す図である。
【図8】 この発明による実施の形態4の展開状態を示
す図である。
【図9】 この発明による実施の形態4の収納状態及び
展開途中を示す図である。
【図10】 この発明による実施の形態5の展開状態を
示す図である。
【図11】 この発明による実施の形態5の収納状態を
示す図である。
【図12】 従来のサポートトラス方式の展開パネル構
造物の展開状態を示す図である。
【図13】 従来のサポートトラス方式の展開パネル構
造物の展開状態を示す図である。
【図14】 従来のサポートトラス方式の展開パネル構
造物の展開途中を示す図である。
【図15】 従来のサポートトラス方式の展開パネル構
造物の展開途中を示す図である。
【符号の説明】
1 パネル、2 宇宙船側壁アンテナ取り付き部、3
サポートトラス、4トラスビーム、5 トラスヒンジ、
6 モータアーム、7 トラス展開アクチュエータ、8
モータアーム、9 折れ曲がり材、10 センターア
ーム、19パネルヒンジ、20 プーリ付きパネルヒン
ジ、21 展開力発生パネルヒンジ、22 ダンパー付
き展開力発生パネルヒンジ、23 同期ケーブル、24
中央パネル展開機構、25 ストッパ、30 パネル
展開同期機構、31 固定ブラケット、32 軸受ブラ
ケット、33 回転軸、35 シャフトプーリ、37プ
ーリ、38 滑り止め、40 センターアーム折れ曲が
り材、41 90゜展開フレーム、42 90゜ラッチ
機構、44 90゜展開機構、45 センターアーム展
開機構、50 トラスラッチ機構、51 センタートラ
ス、52 パネルブラケット、53 宇宙船ブラケッ
ト、54 回転軸。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 宇宙船の側壁に折り畳まれた収納状態で
    搭載されて軌道上で展開するサポートトラス方式の展開
    パネル構造物において、端から外側パネル、内側パネ
    ル、中央パネル、内側パネル、外側パネルの5枚のパネ
    ルを結合してパネルの展開軸を構成するパネルヒンジ
    に、外側パネルと内側パネルのなす展開角度と、内側パ
    ネルと中央パネルのなす展開角度の関係を拘束する同期
    機構を付けたことを特徴とする展開パネル構造物。
  2. 【請求項2】 中央パネルと宇宙船とを回転一自由度を
    有した中央パネル展開機構で結合したことを特徴とする
    請求項1記載の展開パネル構造物。
  3. 【請求項3】 前記中央パネル背面のセンタートラス
    を、折れ曲がり材とヒンジで構成して展開可能及び再収
    納可能なものにしたことを特徴とする請求項2記載の展
    開パネル構造物。
  4. 【請求項4】 宇宙船の側壁に折り畳まれた収納状態で
    搭載されて軌道上で展開するサポートトラス方式の展開
    パネル構造物において、端から外側パネル、内側パネ
    ル、センターアーム、内側パネル、外側パネルの、4枚
    のパネルと1つのセンターアームを結合してパネルの展
    開軸を構成するパネルヒンジに、外側パネルと内側パネ
    ルのなす展開角度と、内側パネルとセンターアームのな
    す展開角度の関係を拘束する同期機構を付けたことを特
    徴とする展開パネル構造物。
  5. 【請求項5】 収納時は宇宙船の側壁と90゜をなし展
    開後には宇宙船の側壁と平行になる90゜展開フレー
    ム、前記90゜展開フレームと宇宙船側壁とを結合する
    90゜展開ヒンジ、前記90゜展開フレームの展開時に
    宇宙船側壁とラッチする90゜ラッチ機構、前記センタ
    ーアームの一端と前記90゜展開フレームの間に回転一
    自由度を有したセンターアーム展開機構、前記センター
    アームの中程と前記90゜展開フレームの間にあって展
    開後に前記センターアームと前記90゜展開フレームと
    で三角形を構成する折れ曲がり材を用いたことを特徴と
    する請求項4記載の展開パネル構造物。
JP29665896A 1996-11-08 1996-11-08 展開パネル構造物 Expired - Lifetime JP3539099B2 (ja)

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