Одним из первых, притом наиболее удачных механизмов такого рода стал шнорхель (Schnorchel — «дыхательное устройство») — воздуховодная труба, позволявшая использовать дизельные двигатели в подводном положении, на перископной глубине. Применение этого устройства позволяло подлодке неограниченное время находиться в погруженном состоянии (вентиляция отсеков также осуществлялась через шнорхель), что резко снижало ее визуальную и радиолокационную заметность — перископ и навершие шнорхеля, едва поднимающиеся над водой, не фиксировались на экранах радаров.
Вопреки распространенному мнению, шнорхель не являлся немецким изобретением. Еще во время русско-японской войны в экспериментальном порядке подобное устройство получила субмарина российской Тихоокеанской эскадры «Кета». В 1904 году его разработал лейтенант императорского флота С. А. Янович. Впоследствии инженер-поручик Б. Е. Сальяр сконструировал усовершенствованный вариант воздуховода, принципиально ничем не отличавшийся от шнорхеля. Впервые им оснастили подлодку «Фельдмаршал граф Шереметев». В 1915 году еще две русские ПЛ на Балтике («Волк» и «Леопард») получили шнорхели конструкции старшего лейтенанта Н. А. Гудима — они представляли собой модифицированный образец устройства Сальяра. После революции 1917 года развитие этих устройств в русском флоте прервалось.
В межвоенный период эксперименты с поднимаемыми воздуховодами, правда, применяемыми только для вентиляции отсеков, проводили в итальянском флоте — в 1925 году их установили на субмарине «Sirena». Наконец, в феврале 1940 года шнорхель отечественной конструкции был установлен на подводной лодке 0-21 ВМФ Нидерландов. Это устройство состояло из двух выдвижных телескопических труб: в одной (впускном воздуховоде) для предупреждения случайного попадания воды внутрь помещений лодки устанавливался плавающий шаровой клапан. Выхлопная труба клапаном не оснащалась. Кроме вентиляции отсеков и питания воздухом работающих дизелей, шнорхель позволял осуществлять подзарядку аккумуляторов в подводном положении. К апрелю 1940 года новое оборудование прошло успешные испытания, а в мае Нидерланды оккупировали германские войска.
Немцы ознакомились с содержанием голландских работ, но интереса к изобретению поначалу не проявили. Только кризисной весной 1943 года большие потери в лодках заставили руководство кригсмарине срочно рассмотреть вопрос о массовом применении шнорхеля. Было принято решение об оснащении этим устройством всех океанских лодок как старых, так и новых проектов.
Первый серийный образец шнорхеля, устанавливавшийся на модернизированных ПЛ, был практически идентичен голландскому прототипу. Наиболее существенным отличием стало объединение обеих труб в единый кожух; последний мог откидываться в горизонтальное положение и убираться в выемку палубы. Относительная примитивность конструкции шарового клапана серьезно ограничила возможность применения шнорхеля даже при небольшом волнении на море. При попадании воды клапан моментально закупоривался, но дизели продолжали работать, быстро откачивая воздух из внутренних помещений субмарины. Это приводило к явлениям декомпрессии и связанным с этим травмами органов слуха и дыхания различной тяжести. Вахтенные должны были постоянно следить за работой клапана, чтобы в случае его закрытия незамедлительно выключить двигатели.
Существовали и другие недостатки — гидрофоны подводных лодок не могли работать при включенных дизелях, а это не позволяло эффективно следить за обстановкой на море, Под водой шнорхель мог обеспечивать лишь шестиузловый экономический ход, тогда как на поверхности подлодки IX серии ходили под дизелем экономическим ходом 12 узлов. Наконец, обитаемость старых лодок (в особенности VII серии) не была рассчитана на длительное пребывание под водой, по этой причине эффективность применения шнорхеля снижалась еще больше.
По-настоящему работоспособный шнорхель с шаровым клапаном появился только к 1945 году, он предназначался для установки на субмаринах XXI и XXIII серий. Его конструкция была не откидной, а телескопической, благодаря чему высота подъема навершия над уровнем моря могла регулироваться в зависимости от волнения. Другим важным усовершенствованием стало автоматическое отключение дизелей в случае перебоев с поступлением воздуха. В частности, при обнаружении противника лодка могла аварийно погрузиться на большую глубину, не тратя времени на смену движителя и блокировку воздуховодов.
Максимальная скорость движения под водой со шнорхелем составила 12 узлов (на электромоторах — 13,5 узлов).